Modulhandbuch - Technische Fakultät - Albert-Ludwigs-Universität ...

Modulhandbuch 

Bachelor of Science (B.Sc.) 

Embedded Systems Engineering 

Prüfungsordnungsversion 2009 

Technische Fakultät 

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg 

Quelle: pro-micron

Herausgegeben von: 

2 

Universität Freiburg 

Fahnenbergplatz 

79085 Freiburg 

www.uni-freiburg.de 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Einleitung 


Institut für Informatik 

Georges-Köhler-Allee 106 


www.informatik.uni-freiburg.de 


Institut für Mikrosystemtechnik 

Georges-Köhler-Allee 103 


www.imtek.uni-freiburg.de

Einleitung 

3 


Das vorliegende Modulhandbuch orientiert sich an dem aktuellen Stand der 

Prüfungsordnung für den Studiengang Bachelor of Science in der Version von 2009, 

fachspezifische Bestimmungen für das Hauptfach Embedded Systems Engineering. Diese 

Bestimmungen definieren die in den Modulen strukturierten Studieninhalte und den in 

Semstern und Bereichen strukturierten Studienplan. 

In den Modulbeschreibungen werden die geforderten Studien- und Prüfungsleistungen mit 

Leistungspunkten, den so genannten ECTS-Punkten gemäß dem „European Credit Transfer 

and Accumulation System“, bewertet. Diese weisen durch ihre Höhe einerseits die 

Gewichtung einer Lehrveranstaltung in einem Modul sowie den mit der Veranstaltung 

verbundenen Arbeitsaufwand aus. Ein Leistungspunkt entspricht dabei einem Aufwand von 

ca. 30 Arbeitsstunden pro Semester für einen durchschnittlichen Studierenden. Pro 

Semester sollte ein Studierender ca. 30 ECTS-Punkte gesammelt haben. 

Die Regelstudienzeit verläuft über sechs Semester. Insgesamt müssen im B.Sc. 

Studiengang Embedded Systems Engineering 160 ECTS-Punkte erworben werden. 

Weitere Studiengangs- und Prüfungsvoraussetzungen erfahren Sie in der Lesefassung der 

Prüfungsordnung B.Sc. unter https://www.tf.uni-freiburg.de/studium/studiengaenge/bachelor/

Struktur des Modulhandbuches 

4 


1. Bereiche 

Die Module werden verschiedenen Bereichen des Bachelor-Studiums zugeordnet; es gibt 

Pflicht- und Wahlpflichtbereiche, den Bereich Berufsfeldorientierte Kompetenzen (BOK) und 

die Abschlussarbeit. 

2. Module 

Ein Modul ist eine abgeschlossene Lehreinheit innerhalb eines Themenbereichs; ein Modul 

kann aus mehreren Teilmodulen bestehen. Module können durch eine oder mehrere 

Veranstaltungen alternativ belegt werden. Die Modulnote errechnet sich anteilhaft aus den in 

den Prüfungsleistungen des Moduls abgelegten Teilnoten. 

3. Veranstaltungen 

Eine Veranstaltung ist die kleinste Form der Lehre, die in diesem Handbuch beschrieben 

wird. Es gibt unterschiedlich zu absolvierende Veranstaltungsarten wie Vorlesungen, 

Übungen, Praktika, Seminare, etc. 

4. Gliederung 

Die Gliederung des Handbuches erfolgt nach der Sortierung 

� Pflichtbereich 

� Wahlpflichtbereich 

� Berufsfeldorientierte Kompetenzen (BOK) 

Im Pflichtbereich werden alle pflichtmäßig zu absolvierenden Module und Veranstaltungen 

einschließlich der Bachelor-Arbeit beschrieben. 

Im Wahlpflichtbereich kann sich der Student aus mehreren alternativen Modulen wählen, die 

er besuchen möchte. Bei der Belegung der Wahlpflichtveranstaltungen gelten folgende 

Bestimmungen: 

Es müssen insgesamt mindestens zwei Vorlesungen im Bereich der Informatik wie folgt 

gewählt werden: 

� zwei Kursvorlesungen Informatik oder 

� eine Kursvorlesung Informatik und eine Spezialvorlesung Informatik 

� Die Kursvorlesung Softwaretechnik oder die Kursvorlesung Rechnerarchitektur muss 

belegt werden. 

� Es dürfen auch beide belegt werden. 

Module aus Spezialvorlesungen Informatik oder MSE Concentrations dürfen bis zu einem 

Umfang von maximal 12 ECTS belegt werden. 

Im Bereich Berufsfeldorientierte Kompetenzen (BOK) sollen übergeordnete 

Schlüsselkenntnisse erworben werden, auf diesen Bereich entfallen 8 ECTS-Punkte. Die 

BOK-Kurse werden durch das „Zentrum für Schlüsselqualifikationen“ organisiert und decken 

viele unterschiedliche Themen von Fremdsprachen bis zu Management ab. Ein Katalog, in 

dem die angebotenen Kurse und die Anzahl ihrer ECTS-Punkte detailliert beschrieben 

werden, erscheint jedes Semester neu unter http://www.zfs.uni-freiburg.de/bokveranstaltungen 

Studienverlaufspläne 

Studienverlaufspläne bezeichnen einen exemplarischen Aufbau des Studienganges, sortiert 

nach Semestern oder Fachbereichen. Über Studienverlaufspläne erhalten die Studierenden 

einen guten Gesamtüberblick über ihr Studium und können die Organisation daran 

anpassen. 

Verlaufsplan, gegliedert nach Semestern:

5 


Pflicht Stunden 

Sem Module/Teilmodule Modul Wahl V Ü S P ECTS total 

Semester 1 28 

1 Experimentalphysik I Experimentalphysik P 4 2 0 0 8 

1 Mathematik I Mathematik P 4 2 0 0 8 

1 System Design Projekt - P 0 0 0 2 4 

1 Technische Informatik - P 4 2 0 0 8 

Semester 2 31 

2 Elektrotechnik - P 4 1 0 2 9 

2 Einführung in die Programmierung - P 2 2 0 0 6 

2 Experimentalphysik II Physik P 4 2 0 0 8 

2 Mathematik II Mathematik P 3 1 0 0 8 

Semester 3 34 

3 Algorithmen und Datenstrukturen - P 2 1 0 0 4 

3 Differentialgleichungen - P 2 2 0 0 3 

3 Elektronik - P 3 0 0 3 9 

3 Proseminar Informatik - P 0 0 2 0 3 

3 ESE-Vorlesung ESE Grundlagen P 3 1 0 0 6 

3 MST Bauelemente/Sensorik/Aktorik - P 2 0 0 0 3 

3 ESE-Wahlmodul - W x x x x 6 

Semester 4 29 

4 ESE-Praktikum, Hardware-/Softwarepraktikum ESE Grundlagen P 0 0 0 4 6 

4 Messtechnik - P 2 0 0 3 6 

4 Systemtheorie & Regelungstechnik - P 3 1 0 0 5 

4 Werkstoffe und Mechanik Konstruktion P 3 1 0 0 6 

4 ESE-Wahlmodul W X X X X 6 

Semester 5 29 

5 Entwurf, Konstruktionsmechanik, Simulation Konstruktion P 2 2 0 0 6 

5 Integrierte Schaltungen - P 2 2 0 0 6 

5 ESE-Projekt - P 1 0 0 2 5 

5 ESE-Wahlmodul - W X X X X 6 

5 ESE-Wahlmodul - W X X X X 6 

Semester 6 29 

6 ZfS-Kurs - P X X X X 4 

6 ZfS-Kurs - P X X X X 4 

6 Bachelorarbeit - P X X X X 12 

6 Abschlusskolloquium - P 0 0 2 0 3 

6 ESE-Wahlmodul - W X X X X 6

Inhaltsverzeichnis 

6 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Inhaltsverzeichnis 

Einleitung ........................................................................................................................... 3 

Inhaltsverzeichnis .............................................................................................................. 6 

Pflichtbereich ..................................................................................................................... 7 

Technische Informatik ........................................................................................................ 8 

Physik ...............................................................................................................................10 

Mathematik .......................................................................................................................14 

Einführung in die Programmierung....................................................................................18 

Elektrotechnik ...................................................................................................................22 

Differentialgleichungen .....................................................................................................24 

Algorithmen und Datenstrukturen......................................................................................25 

Elektronik ..........................................................................................................................26 

MST Bauelemente, Aktorik, Sensorik ................................................................................28 

Proseminar .......................................................................................................................29 

ESE-Grundlagen ...............................................................................................................30 

Messtechnik ......................................................................................................................34 

Systemtheorie und Regelungstechnik ...............................................................................36 

Konstruktion ......................................................................................................................38 

Integrierte Schaltungen .....................................................................................................42 

Bachelor-Arbeit .................................................................................................................44 

Wahlpflichtbereich ............................................................................................................45 

Kursvorlesungen der Informatik ........................................................................................46 

Spezialvorlesungen Informatik: .........................................................................................53 

Wahlpflichtveranstaltungen aus der Mikrosystemtechnik: .................................................54 

Concentrations Mikrosystemtechnik/ Microsystems Engineering: .....................................65 

Berufsfeldorientierte Kompetenzen (BOK) ........................................................................66 

Integrative Berufsfeldorientierte Kompetenzen..................................................................67 

ESE-Projekt ......................................................................................................................67 

System Design Project ......................................................................................................69 

Abschlusskolloquium ........................................................................................................71 

Additive Berufsfeldorientierte Kompetenzen .....................................................................72 

BOK-Kurs I .......................................................................................................................72 

BOK-Kurs II ......................................................................................................................73

7 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Pflichtbereich 

Pflichtbereich

Modul / Module 

Technische Informatik 

Fachbereich: 

Department 

Modulverantwortlicher: 

Responsible person 

Lehrveranstaltungstyp: 

Type of course 

Voraussetzungen: 

Preconditions 

Semester lt Studienplan: 

Term 

SWS: 

Semester week hours 

Arbeitsaufwand: 

Workload 

8 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Technische Informatik 

Informatik 

Prof. B. Becker 

Vorlesung mit 

Übung 

keine 

Lernziele / Educational objectives 

1 

4 V + 2 Ü 

Spezialbereich: 

Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

Turnus: 

Regular cycle 

Grundlagen der 

Informatik 

Pflichtmodul 

deutsch 

8 

jedes Wintersemester 

240 h/Semester (Vorlesung 60 h, Übung 30 h, Eigenarbeit 150 h) 

Die Studierenden haben ein grundsätzliches Verständnis für den Aufbau und die 

Funktionsweise von Rechnern. Sie beherrschen Methoden zur Modellierung, Synthese und 

Optimierung digitaler Systeme. Die Studierenden kennen die Funktionsweise von 

Rechnerarithmetik, Speicherelementen und Bussystemen. Sie sind in der Lage einen 

kleinen Rechner anhand von einzelnen Komponenten selbst zu entwerfen sowie 

maschinennahe Programme zu entwerfen und zu analysieren. 

Lehrinhalt / Content of teaching 

In der Vorlesung wird der Aufbau und Entwurf von Rechnern von der Gatterebene bis zur 

Anwendungsebene behandelt. 

Nach einem einführenden Überblick über die Arbeitsweise von Rechnern (Geschichte, 

Rechner im Überblick, Modellierung, CPU, Speicher, Zusammenspiel, Zeichendarstellung, 

Zahldarstellung) liegt ein Schwerpunkt der Veranstaltung auf der Vermittlung der 

notwendigen Grundlagen zum Schaltkreisentwurf. Dazu gehören Boolesche Funktionen und 

Methoden ihrer Beschreibung, wie Entscheidungsdiagramme, Boolesche Ausdrücke, 

Schaltkreise. Elementare Methoden der Logiksynthese (z.B. Verfahren von Quine- 

McCluskey) werden eingeführt und erprobt. In einem weiteren Teil des Moduls widmen sich 

die Studierenden der Rechnerarithmetik. Ausgehend von verschiedenen 

Zahlendarstellungen werden Addierer, Multiplizierer und eine ALU entworfen und deren 

Komplexität abgeschätzt. Darüber hinaus werden Tristate-Treiber, speichernde Elemente 

und Busse eingeführt. Die Studierenden nutzen die erworbenen Kenntnisse zu Entwurf und 

Analyse eines kleinen Rechners (ausgehend von einzelnen Komponenten). 

Studien- und Prüfungsleistungen / Exam requirements 

Die Prüfung besteht aus einer zweistündigen Klausur. Prüfungskriterien stehen rechtzeitig 

auf der Webseite des anbietenden Lehrstuhls zur Verfügung.

9 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Technische Informatik 

Die Übungen werden in digitaler Form über das Übungsportal online abgegeben. 

Literatur / Literature 

� Becker, Bernd and Drechsler, Rolf and Molitor, Paul, „Technische Informatik - Eine 

Einführung“, Pearson Studium ISBN 3-8273-7092-2 

� Tanenbaum, Andrew S, "Structured computer organization", Prentice Hall, 1990, ISBN 

0-13-854662-2, Frei91: CC/0.0/6a 

� Hennessy, John L. and Patterson, David A., "Computer organization and design: the 

hardware software interface", Morgan Kaufmann, 1998, ISBN 1-55860-428-6,1-55860-X, 

Frei91: CB/6.3/10a 

� Keller, Jörg and Paul, Wolfgang J., "Hardware-Design: formaler Entwurf digitaler 

Schaltungen", Teubner, 1997, ISBN 3-8154-20652, Frei91: CB/6.3/8 

� Hotz, Günther, „Einführung in die Informatik“, Teubner, 1990, ISBN 3-519-02246-X, Frei 

34: I 300 (Physik), Frei49: PI/2/6 (IuG), Frei 129:Math K 10: 38 (PH) 

Medienformen / Media types 

Beamervortrag in der Vorlesung, Vortragsfolien und Übungsblätter werden auf der 

Internetseite der Veranstaltung bereitgestellt


Physik 

Teilmodul/Veranstaltung: 

Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 

10 

Experimentalphysik I 

Physik 


Prof. H. Helm 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Physik 


Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

Physikalische 

Grundlagen 

Pflichtmodul 

Vorlesung mit 

deutsch 

Übung 

empfohlen: Schulphysik und -mathematik,Teilnahme am 

Mathematischen Vorkurs 

1 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

8 

4 V + 2 Ü 

Turnus: 

Regular cycle 


240 h/Semester (Vorlesung 60 h, Übung 30 h, Eigenarbeit 148 h, 

Kompetenznachweis 2 h) 

Das Ziel der Vorlesung Experimentalphysik I ist es, die experimentellen Grundlagen der 

Mechanik, insbesondere der Kinematik, der Dynamik, und des mechanischen Verhaltens 

der Stoffe in den verschiedenen Aggregatzuständen zu vermitteln. Studierende können auf 

dieser Basis physikalische Fragestellungen in der Mikrosystemtechnik bearbeiten. 


Die Vorlesung gibt eine Einführung in die Grundlagen der Physik. 

Programm: 

� Kinematik des Massenpunktes und Newtonsche Mechanik 

� Mechanik starrer und deformierbarer Körper 

� Schwingungen und Wellen 

� Gase und Flüssigkeiten 

� Wärmelehre 


Die Prüfung besteht aus einer zweistündigen Abschlussklausur. Regelmäßige Teilnahme an 

den Übungen ist wichtig für das Verständnis und Voraussetzung zur Teilnahme an der 

Abschlussklausur. Der jeweilige Dozent legt fest, wie die regelmäßige Teilnahme an den 

Übungen nachgewiesen wird. In der Regel geschieht das durch Abgabe der Lösungen zu 

den wöchentliche ausgegebenen Übungen. Die Abgabe kann in der Regel auch online 

erfolgen. Es kann auch die aktive Beteiligung an den begleitenden Tutorien gefordert und 

ggf. honoriert werden.


Einführende Literatur: 

11 


Beispielweise: 

� Gerthsen, Physik, Springer-Verlag 

� Tipler, Physik, Spektrum Verlag 

� W. Demtröder, Experimentalphysik 1, Mechanik und Wärme, Springer-Verlag 

Weitere Informationen / Further Informations 

Aufzeichnungen der letzten Vorlesungen sind verfügbar.


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


12 

Experimentalphysik II 


Physik 


Special field 

Prof. Stienkemeier Modultyp: 

Module Type 

Vorlesung mit 

Übung 

Sprache: 

Language 

empfohlen: Experimentalphysik I 

Physikalische 

Grundlagen 

Pflichtmodul 

deutsch 

2 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 8 

4 V + 2 Ü 

Turnus: 

Regular cycle 

jedes 

Sommersemester 



Die Vorlesung Experimentalphysik II vermittelt die experimentellen Grundlagen der 

Elektrizität, des Magnetismus und der Optik. Im Zentrum der Vorlesung stehen 

Demonstrationsexperimente. 


Folgende Themen werden behandelt: 

� Elektrische Ladung 

� Elektrische Felder 

� Gaußscher Satz und elektrisches Potential 

� Kapazität 

� Elektrischer Strom, Widerstand und Stromkreise 

� Magnetfelder 

� Strominduzierte Magnetfelder, Induktion und Induktivität 

� Maxwellgleichungen 

� Schwingkreise und Wechselstrom 

� Elektromagnetische Wellen 

� Geometrische Optik 

� Licht als Welle: Interferenz und Beugung 

� Reflexion und Brechung von Licht 

� Interferenz und Beugung von Licht 


Die Prüfung besteht aus einer zweistündigen Klausur. 

Die Vorlesung wird durch Übungen begleitet. Teilnahme an den Übungen ist für das 

Verständnis der Vorlesung dringend erforderlich.


13 


Einführende Literatur: 

� Tipler/Mosca, Physik (Elsevier) 

� Demtröder, Experimentalphysik 2 (Springer) 

� Bergmann/Schaefer, Lehrbuch der Experimentalphysik, Band 2, Elektromagnetismus 

(de Gruyter) 

� Gerthsen, Physik (Springer) 

� Giancoli, Physik (Pearson)


Mathematik 


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


14 

Mathematik I 

Mathematik 

Prof. E. Kuwert 

Vorlesung mit 

Übung 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Mathematik 


Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

Mathematische 

Grundlagen 

Pflichtmodul 

deutsch 

empfohlen: gute Kenntnisse der Schulmathematik 

1 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

8 

4 V + 2 Ü 

Turnus: 

Regular cycle 




Die Studierenden lernen grundlegende mathematische Begriffe und Methoden zur Lösung 

praktischer Probleme anhand der Analysis. Sie lernen mathematische 

Argumentationsmuster und Beweistechniken und sind in der Lage, kleinere mathematische 

Beweise selbständig zu führen. 


Die Vorlesung gibt eine Einführung in grundlegende mathematische Begriffe, Aussagen und 

Methoden. Dabei werden Themen der Analysis (Grenzwert, Stetigkeit, Differentiation, 

Integration, Potenzreihen) behandelt: 

1. Grundlagen: Aussagen, Mengen und Abbildungen, Zahlbereiche, Natürliche Zahlen, 

Erweiterung des Zahlbereichs, Komplexe Zahlen 

2. Konvergenz: Folgen, Reihen, Grenzwerte von Funktionen und Stetigkeit, 

Funktionenfolgen und -reihen, Potenzreihen, Spezielle Funktionen 

3. Differentiation: Grundlagen, Mittelwertsätze und Anwendungen, Taylorentwicklung und 

Extrema, Anwendungen, Newton Verfahren, Taylorentwicklung, Differentialgleichungen, 

Differentialgleichung und Potenzreihenansatz, Extremalprobleme 

4. Integration: Grundlagen, Integrationsmethoden, Integration von Reihen, Uneigentliche 

Integrale, Anwendungen, Parameterintegrale, Gaußsches Integral, Mittelwerte, 

Fourierreihen, Kurvenlänge, Wegintegral 


Schriftliche Klausur am Ende der Vorlesung.


15 


� K. Meyberg, P. Vachenauer: Höhere Mathematik 1, Springer. 

� G. Merzinger, T. Wirth: Repetitorium der höheren Mathematik, Binomi Verlag 2010. 

� L. Papula: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Vieweg 2009. 

Weitere Informationen / Further Information 

Zur Veranstaltungsform: Präsenzveranstaltung mit Übungen. Die Übungen bilden einen 

wesentlichen Bestandteil der Vorlesung. Jeweils mittwochs werden vier Übungsaufgaben in 

der Vorlesung ausgegeben, die innerhalb einer Woche zu bearbeiten sind. Ein Ziel der 

Beschäftigung mit den Aufgaben ist die Erarbeitung und Vertiefung der Inhalte der 

Vorlesung. Zugleich können die Übungsaufgaben der Selbstkontrolle dienen. In den 

Übungsgruppen werden Lösungen der Aufgaben besprochen. Eine aktive Beteiligung am 

Geschehen in den Übungen ist ausdrücklich erwünscht bzw. wird erwartet.


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


16 


Mathematik II für Studierende des Ingenieurwesens 

Mathematik 

Prof. S. Goette 

Vorlesung mit 

Übung 

empfohlen: Mathematik I 


Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

Mathematische 

Grundlagen 

Pflichtmodul 

deutsch 

2 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

8 

3 V + 1 Ü 

Turnus: 

Regular cycle 

jedes 




Die Studierenden kennen grundlegende und weiterführende mathematische Begriffe und sie 

beherrschen weiterführende mathematische Methoden. Sie können mathematische 

Argumentationsmuster und Beweistechniken anwenden und sind in der Lage kleinere 

mathematische Beweise selbständig zu führen. Sie sind fähig mathematische Methoden im 

Kontext der Mikrosystemtechnik anzuwenden. 


Die Vorlesung gibt eine Einführung in die Lineare Algebra und die Theorie von Funktionen 

mehrerer Variablen. 

1. Lineare Algebra: 

Lineare Gleichungssysteme, Matrizen, Vektorräume, Determinanten, Lineare 

Abbildungen und Eigenwerte, Symmetrische Matrizen 

2. Differentiation und Integration von Funktionen mehrerer Variablen: 

Kurven, Reellwertige Funktionen mehrerer Veränderlicher, Anwendungen, Vektorwertige 

Funktionen, Parameterintegrale, Integrale auf elementaren Bereichen, Kurven- und 

Oberflächenintegrale 


Voraussetzungen für die Zulassung zur Klausur: 

� Regelmäßige (höchstens 2-mal fehlen), aktive Teilnahme an den Übungen 

� Erreichen von mindestens 50% der erreichbaren Punkte aus den Übungsaufgaben 

� Vorrechnen mindestens einer Übungsaufgabe 

Studierende die bereits an einer Klausur zur Mathematik II für Studierende des 

Ingenieurwesens teilgenommen haben und die Zulassungsvoraussetzungen bereits in 

vorherigen Semestern erfüllt haben, müssen diese nicht nochmals erfüllen und sind 

automatisch zur Klausur zugelassen.


17 


� Höhere Mathematik I / Kurt Meyberg; Peter Vachenauer, Springerverlag, Berlin; 

Heidelberg [u.a.] 2003 

� Mathematik für Ingenieure 1 (4. Auflage)/ R. Ansorge, H.J. Oberle, K. Rothe, Th. Sonar, 

Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2010


18 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Einführung in die Programmierung 

Einführung in die Programmierung 


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


Programmierkurs A – Programmierung in C++ 

Informatik 

Prof. H. Bast 

Vorlesung mit 

praktischer Übung 

empfohlen: Informatik I 

2 

2 V + 2 Ü 

180 h/Semester 


Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

Turnus: 

Regular cycle 

Grundlagen Informatik 

Pflichtmodul 

deutsch 

6 

Im Wechsel mit 

Programmieren in Java 

Für eine in natürlicher Sprache wohl-spezifizierte Aufgabenstellung, Entwicklung eines 

objekt-orientierten C++ Programms im Umfang von bis zu ca. 500 Zeilen nach den Regeln 

der Kunst, insbesondere: 

� ein angemessenes, auf der Grundlage der gegebenen Aufgabenstellung selbst 

erarbeitetes Klassendesign; 

� Einhalten eines vorgegebenen Coding Styleguides; 

� für Dritte verständliche Dokumentation der einzelnen Klassen, Methoden und Variablen, 

und des Programms als Ganzem; 

� Unit Tests und Performance Tests zentraler Funktionen, sowie angemessene 

Fehlerbehandlung / exception handling. 


1. Umgebung: Editor, Coding Styleguide, Makefile, Aufteilung des Codes in Dateien 

(C++: .h / .cpp Dateien), Dokumentation, Debugging, Code Reviews 

2. Sprache: grundlegende Konstrukte (Deklaration, while, for, if, etc.), Ein- und Ausgabe, 

Kommandozeilenparameter, Zeiger (*) und Referenzen (&), call by value / call by 

reference, const, … 

3. Objekt-Orientiertes Programmieren: Klassen, Objekte, Konstruktoren, Destruktoren, 

static, explicit, Vererbung, abstract, virtual, … 

4. Tests und Fehlerhandling: unit tests, exception handling, performance tests, profiling, … 

5. Fortgeschrittene Methoden: generisches Programmieren (templates), 

Standardbibliotheken (STL), Bibliotheken selber bauen (statisch und dynamisch), 

packaging, alternative Build Systeme (cmake),..

19 



Die Studienleistung besteht aus der aktiven Teilnahme am Übungsbetrieb. 


� C++: http://www.cplusplus.com/doc/tutorial/ 

� GNU Make: http://www.gnu.org/software/make/manual/ 

� SVN: http://subversion.apache.org/ 

� Google Test: http://code.google.com/p/googletest/ 



Internetseite der Veranstaltung bereitgestellt.


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


20 


Programmierkurs B – Programmieren in Java 

Informatik 

Prof. P. Thiemann 

Vorlesung mit 

praktischer Übung 

empfohlen: Informatik I 

2 

2 V + 2 Ü 



Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

Turnus: 

Regular cycle 

Berufsfeldorientierte 

Kompetenzen 

Pflichtmodul 

deutsch 

6 

Im Wechsel mit 

Programmieren in C++ 

Die Studierenden sollen die Konzepte der objekt-orientierten Programmierung beherrschen 

und im Rahmen der Test-getriebenen Entwicklung einsetzen können. Sie sollen in der Lage 

sein, Standardentwurfsmuster und Standardbibliotheken in eigenen Programmen 

einzusetzen und dabei Styleguides für Codierung und Dokumentation einzuhalten. Sie 

sollen kleine Projekte selbständig mithilfe einer modernen grafischen 

Entwicklungsumgebung durchführen können. 


1. Umgebung: graphische Entwicklungsumgebung, Coding Styleguide, Dokumentation, 

Debugging, Code Review. 

2. Sprache: Basisdatentypen, Klassen, Objekte, Methoden, Interfaces, Konstruktoren, 

Iteration. 

3. Konzepte: objekt-orientierte Datenmodellierung, Abstraktion mit Methoden, Abstraktion 

mit Klassen, Programmiermuster, Iteratoren, Vergleich. 

4. Testen und Debuggen: Unit Tests, systematisches Debuggen. 

5. Weiterführendes: Generics, Java Collection Framework (Collections, Sets, Maps), 

Reflection, GUI- und Netzwerkprogrammierung. 


Die Studienleistung besteht aus der aktiven Teilnahme am Übungsbetrieb. 

Studierende der 2-ECTS-Punkte-Variante bearbeiten nur die Semester-begleitenden 

Aufgaben; Studierende, die 4-ECTS-Punkte erlangen, fertigen zusätzlich ein 

Abschlussprojekt in gegebenem Umfang an. 


Wird zu Beginn der Veranstaltung bekanntgegeben.


21 





Elektrotechnik 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


22 


Prof. T. Stieglitz 

Vorlesung mit 

Übung und 

Praktikum 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Elektrotechnik 


Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Elektronische 

Grundlagen 

Pflichtmodul 

Sprache: 

Language deutsch 

empfohlen: Mathematisch-naturwissenschaftliche Schulbildung 

2 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

9 

4 V + 1 Ü + 2 P 

Turnus: 

Regular cycle 

jedes 


270 h/Semester (Vorlesung 60 h, Übung 15 h, Praktikum 30 h 

Eigenarbeit 163 h, Kompetenznachweis 2 h) 

Die Vorlesung "Einführung in die Elektrotechnik" bildet die elektrotechnischen Grundlagen 

des MST Studiums 


Die Vorlesung "Einführung in die Elektrotechnik" beinhaltet folgende Themen: 

� Grundlagen 

� Elektrische Zweipole 

� Magnetische Zweipole 

� Einfache Netzwerke 

� Quellen 

� Netzwerkanalyse 

� Wechselstromrechnung 

� Frequenzgang 

� Schaltvorgänge 

� Digitale Systeme 

� Halbleiter und Dioden 

� Bipolare Transistoren 

� MOSFETS 

� Elektromechanik


23 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Elektrotechnik 

Die Teilnahme an den Übungstunden und am Praktikum ist Pflicht 

Die Endnote der Veranstaltung wird wie folgt berechnet: 

� 70% Klausur (im Prüfungszeitraum) 

� 30% Übungen (Teilnahme an den Übungsstunden wird benotet) 

Das Praktikum ist eine Studienleistung, die erfolgreich erbracht werden muss, um sich für 

die Klausur anmelden zu dürfen. 


Die Vorlesungsfolien werden als Skript verteilt. 

Zudem wird folgende Literatur empfohlen: 

Deutsch: 

� Albach et. al.: Grundlagen der Elektrotechnik (3 Bände). 

� Paul: Elektrotechnik (2 Bände). 

� Weissgerber: Elektrotechnik für Ingenieure. 

� Hering et.al.: Elektronik für Ingenieure. 

English: 

� Sarma: Introduction to Electrical Engineering. 

� Schwarz & Oldham: Electrical Engineering. 

� Smith & Dorf: Circuits, Devices & Systems.


Differentialgleichungen 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


24 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Differentialgleichungen 

Mathematik 

Prof. M. Nolte 

Vorlesung mit 

Übung 


Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

empfohlen: Mathematik I und II 

Mathematische 

Grundlagen 

Pflichtmodul 

deutsch 

3 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

3 

2 V + 2 Ü 

Turnus: 

Regular cycle 




Die Studierenden besitzen Kenntnisse und Fertigkeiten bei der Modellierung mit 

Differentialgleichungen und beherrschen die wichtigsten theoretischen und praktischen 

Lösungsmethoden. Sie können Differentialgleichungen auf ihre Lösbarkeit hin mit 

unterschiedlichen Methoden aus Analysis und Numerik beurteilen. Sie können das 

qualitative Verhalten von Lösungen grundsätzlich beurteilen. 


Differentialgleichungen sind Gleichungen, welche eine oder mehrere Ableitungen einer 

unbekannten Funktion beinhalten. Sie sind eines der wichtigsten Hilfsmittel bei der 

Modellierung von Problemen aus der Technik und den Naturwissenschaften. In dieser 

Vorlesung werden grundlegende Kenntnisse zur Analyse und zum Lösen gewöhnlicher 

Differentialgleichungen vermittelt. 


Studienleistungen werden jeweils zu Beginn des Semesters durch den/die 

Dozenten/Dozentin festgelegt. Klausur 


� Robert L. Borrelli, Courtney S. Coleman: "Differential Equations, A Modeling 

Perspective", John Wiley and Sons, 2004.


25 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Algorithmen und Datenstrukturen 

Algorithmen und Datenstrukturen 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


Informatik 


Special field 

Grundlagen der 

Informatik 

Prof. H. Bast 

Modultyp: 

Module Type 

Pflichtmodul 

Vorlesung mit 

Übung 

Sprache: 

Language deutsch 

empfohlen: Grundlegende Kenntnisse in einer objekt-orientieren 

höheren Programmiersprache wie Java oder C++. 

3 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

4 

2 V + 1 Ü 

Turnus: 

Regular cycle 


120 h/Semester (30 h Vorlesung, 15 h Übung, 73 h Eigenarbeit, 

2 h Kompetenznachweis) 

Die Studierenden kennen grundlegende Algorithmen und Datenstrukturen. Sie sind in der 

Lage, den Ressourcenverbrauch (insbesondere Laufzeit) eines gegebenen Programms zu 

analysieren, sowohl theoretisch (asymptotische Analyse) also auch praktisch (konkrete 

Laufzeitabschätzung). Sie sind in der Lage die Optimalität eines Programms zu beurteilen, 

sowohl theoretisch (untere Schranken) als auch praktisch (läuft das Programm so schnell 

wie es könnte). Die Studierenden sind in der Lage, für ein gegebenes Problem einfache 

eigene Algorithmen und Datenstrukturen zu entwickeln. Sie können einen Algorithmus / eine 

Datenstruktur sauber in einer höheren Programmiersprache, wie z.B. Java oder C++, 

implementieren. 


Grundlegende Algorithmen und Datenstrukturen: Felder, Listen, Sortieren, Hashing, 

Prioritätswarteschlangen, kürzeste Wege in Graphen. Grundlegende Design-Prinzipien: 

Greedy, Divide & Conquer, dynamische Programmierung, Rekursion. Theoretische Analyse: 

O-Notation, asymptotische, amortisierte, probabilistische, worst-case, average-case, bestcase 

Analyse. Praktische Analyse: Zugriffszeiten auf Platte, Speicher, Cache, praktische 

Laufzeitabschätzung. Implementierung: unit tests, performance tests, algorithm engineering. 


Schriftliche Prüfung 


� K. Mehlhorn, P. Sanders: Algorithms and Data Structures – The Basic Toolbox. 

Springer, May 2008. Das Buch ist online verfügbar.


Elektronik 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


26 


Prof. Y. Manoli 

Vorlesung mit 

Praktikum 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Elektronik 


Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

Elektronische 

Grundlagen 

Pflichtmodul 

deutsch 

empfohlen: Elektrotechnik I, Experimentalphysik II 

3 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

9 

3 V + 3 P 

Turnus: 

Regular cycle 


270 h/Semester (Vorlesung 45 h, praktische Übung 45 h, 

Eigenarbeit 178 h, Kompetenznachweis 2 h) 

Jeder MST-Ingenieur sollte in der Lage sein, die Funktion wichtiger elektronischer 

Baugruppen zu verstehen. Die Relevanz derartiger Grundkenntnisse ergibt sich unmittelbar 

aus der großen Bedeutung, welche die Elektronik in den Ingenieurwissenschaften besitzt. 

Das Ziel der Vorlesung 'Elektronik' ist es, diese Kenntnisse zu vermitteln. Sie wendet sich 

an Studenten der Mikrosystemtechnik des 3. Semesters. Vorausgesetzt werden die 

vermittelten Inhalte der zurückliegenden Vorlesung 'Einführung in die Elektrotechnik'. 


Nach Einführung und Diskussion diverser Halbleiterbauelemente (u.a. Dioden, Bipolar- und 

MOS-Transistoren, Operationsverstärker) folgt die Behandlung vorwiegend analoger 

Grundschaltungen. Einen zweiten Schwerpunkt bildet der Bereich Digitaltechnik. Hierbei 

werden kombinatorische und sequentielle Schaltungen auf Gatterebene betrachtet. 

Folgende Themen werden im Detail behandelt: 

1. Grundlagen 

2. Halbleiterdiode 

3. Bipolartransistor 

4. MOS-Transistor 

5. Operationsverstärker 

6. Einführung in die Digitaltechnik 

7. Grundgatter & Schaltungsfamilien 

8. Digitale elektrische Systeme 

9. Sequentielle Schaltungen 


Zulassungsvoraussetzung zur Klausur "Elektronik": 

erfolgreiche Teilnahme an den praktischen Übungen "Elektronik".


27 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Elektronik 

1. Sedra, K. Smith: Microelectronic Circuits. Oxford University Press, 1997. 

2. E. Hering, K. Bressler, J. Gutekunst: Elektronik für Ingenieure. Springer-Verlag, 2001. 

3. K. Beuth: Grundschaltungen. Vogel-Verlag, 2003. 

4. R. Spencer, M. S. Ghausi: Introduction to Electronic Circuit Design. Prentice Hall, 2003. 

5. K. Urbanski, R. Woitowitz: Digitaltechnik. Springer-Verlag, 2000. 

6. K. Beuth: Digitaltechnik. Vogel-Verlag, 2003. 

7. U. Tietze, Ch. Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnik. Springer-Verlag, 2002. 

8. J. Borgmeyer: Grundlagen der Digitaltechnik. Carl Hanser Verlag, 2001. 

9. L. Borucki: Digitaltechnik. B.G. Teubner, 1989. 




28 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – MST Bauelemente, Aktorik, Sensorik 

MST Bauelemente, Aktorik, Sensorik 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


Mikrosystemtechnik Spezialbereich: 

Special field 

MST Grundlagen 

Prof. U. Wallrabe, 

Prof. H. Reinecke 

Modultyp: 

Module Type Pflichtmodul 

Vorlesung 

Sprache: 

Language 

deutsch 

empfohlen: Grundvorlesungen in Physik, Elektrotechnik, MST 

Technologien & Prozesse 

3 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

3 

2 V 

Turnus: 

Regular cycle 


90 h/Semester (Vorlesung 30 h, Eigenarbeit 58 h, 


Vorstellung der wichtigsten und populärsten mikrosystemtechnischen Bauelemente und 

Systeme. 


In der Vorlesung werden die wichtigsten und populärsten Systeme und Bauelemente der 

Mikrosystemtechnik vorgestellt. Es wird auf die Funktionsweise, die Fertigung und die 

Anwendung eingegangen. 

Ziel ist es, den Studierenden die Möglichkeiten aber auch die Einschränkungen, die sich aus 

den mikrotechnischen Fertigungsmethoden ergeben, zu veranschaulichen. Immer 

wiederkehrende Designs und Tricks werden darum ebenfalls gezeigt. 

Themen: 

� Elektrostatische Aktoren 

� Biegebalken 

� Motoren/Getriebe/Zahnräder 

� Optical MEMS 

� Spektrometer 

� Tastspitzen 

� Hallsensoren 

RF-MEMS 


Klausur im Prüfungszeitraum 


Begleitend zur Vorlesung wird ein Folien-Skript zur Verfügung gestellt.


Proseminar 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


29 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Proseminar 

MST oder Informatik 


Special field 

frei wählbar 

alle Dozenten 

Modultyp: 

Module Type 

Pflichtmodul 

Seminar 

Sprache: 

Language 

deutsch 

empfohlen: vertiefte Kenntnisse im jeweiligen Sachgebiet des 

Seminars 

4 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

3 

2 S 

Turnus: 

Regular cycle 

jedes zweite 

Semester 

90 h/Semester (Seminar 30 h, Eigenarbeit 59 h, 


Die Studierenden sind in der Lage, selbständig eine wissenschaftliche Fragestellung 

anhand von Originalliteratur zu erarbeiten. Sie haben Kenntnisse über ausgewählte aktuelle 

Forschungsthemen. Die Studierenden können die selbst aufgearbeitete wissenschaftliche 

Fragestellung vor einem Publikum mit gängigen Präsentationstechniken vorzutragen und 

über die Inhalte eine wissenschaftliche Ausarbeitung zu verfassen. 


Abhängig von der Thematik im durchführenden Fachbereich. 


1. Ggf. Teilnahme an der Präsenzveranstaltung 

2. Vortrag des jeweiligen Wissensgebietes 

3. Schriftliche Ausarbeitung des Vortrages 


Abhängig von dem jeweiligen Proseminarthema. 


Beamer- oder Tafelvorträge


ESE-Grundlagen 


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


30 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – ESE-Grundlagen 

Grundlagenvorlesung Embedded Systems Engineering 

Embedded 

Systems 

Prof. B.Becker, 

Prof. C. Scholl 

Vorlesung mit 

Übung 


Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

empfohlen: Technische Informatik 

ESE Grundlagen 

Pflichtmodul 

deutsch 

3 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

6 

3 V + 1 Ü 

Turnus: 

Regular cycle 




Die Studierenden haben ein grundlegendes Verständnis für die spezifischen Eigenschaften 

von Eingebetteten Systemen. Sie kennen die elementaren Konzepte zum Entwurf derartiger 

Systeme sowie Kriterien für die Partitionierung in Hardware bzw. Software. Sie kennen die 

Eigenschaften der Bauelemente eines Eingebetteten Systems und erfassen die daraus 

resultierenden Anforderungen an Schnittstellen und das Gesamtsystem. Sie sind in der 

Lage, die spezifischen Restriktionen, die sich durch die physikalischen Gesetze des 

umgebenden Systems ergeben, einzuschätzen und können diese gezielt in den 

Entwurfsprozess einbeziehen. Schließlich sind sie sich darüber im Klaren, wie spezifische 

Methoden aus der Softwaretechnik einerseits und dem Hardwareentwurf andererseits zu 

einer leistungsfähigen Entwurfsmethodik kombiniert werden können, die Anforderungen 

bzgl. Größe, Reaktionszeiten, Kosten und Energieverbrauch des resultierenden 

Gesamtsystems berücksichtigt. 


Eingebettete Systeme gelten als die Schlüsselanwendung der Informationstechnologie in 

den kommenden Jahren und sind, wie der Name bereits andeutet, Systeme, bei denen 

Informationsverarbeitung in eine Umgebung eingebettet ist und dort komplexe Regelungs-, 

Steuerungs- oder Datenverarbeitungsaufgaben übernimmt. 

Die Vorlesung beschäftigt sich mit grundlegenden Konzepten für Modellierung und Entwurf 

Eingebetteter Systeme. Sie behandelt u.a. Spezifikationssprachen und Methoden für 

Eingebettete Systeme (wie z.B. Statecharts, Petrinetze, VHDL), Abbildung von 

Spezifikationen auf Prozesse, Hardware Eingebetteter Systeme sowie Hardware-/Software- 

Codesign. 

Es wird auf die Bauelemente eines Eingebetteten Systems eingegangen (z.B. Prozessoren, 

AD-/DA-Wandler, Sensoren, Sensorschnittstellen, Speicher) und es werden Methoden zum 

Entwurf und zur Optimierung der zugehörigen Schaltungen bezüglich Geschwindigkeit,

Energieverbrauch und Testbarkeit vorgestellt. 


Schriftliche Klausur oder mündliche Prüfung 


31 


1. Marwedel, P.: Embedded System Design. Springer-Verlag New York, Inc., 2006. 

2. Marwedel, P. ; Wehmayer, L.: Eingebettete Systeme. Springer-Verlag Berlin, 2007. 

3. Ritter, J. ; Molitor, P.: VHDL - Eine Einführung. Pearson Studium, 2004. 

4. Chang, K. C.: Digital Design and Modeling with VHDL and Synthesis. IEEE Computer 

Society Press, 1996. 

5. Teich, J. ; Haubelt, C.: Digitale Hardware/Software-Systeme. Berlin : Springer-Verlag 

Berlin, 2007. 

6. Baker, R. J.; Li, H. W.; Boyce, D. E.: CMOS Circuit Design, Layout, and Simulation. 

IEEE Press Series on Microelectronic Systems, 1998. 

7. Rabaey, J. M.; Chandrakasan, A. P.; Nikolic, B.: Digital Integrated Circuits. Prentice-Hall, 

2003. 

8. Tietze, U.; Schenk, C.: Halbleiter Schaltungstechnik. Springer-Verlag, 2002. 

9. Weste, N.; Eshraghian, K.: Principles of CMOS VLSI Design; A Systems Perspective. 

Addison-Wesley, 1993.


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


32 


Embedded Systems Engineering Hardware-/ 

Softwarepraktikum 

Embedded 

Systems 

Prof. B.Becker, 

T. Schubert 

Praktikum 


Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

ESE Grundlagen 

Pflichtmodul 

deutsch 

empfohlen: Technische Informatik, Einführung in die 

Programmierung) 

4 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

6 

4 P 

Turnus: 

Regular cycle 

jedes 


180 h/Semester (Praktikum 60 h, Eigenarbeit 128 h, 


Studierende besitzen nach Abschluss des Praktikums Grundkenntnisse aus dem Bereich 

der Analog- und Digitaltechnik und sind in der Lage, einfache Schaltkreise zu betrachten, zu 

analysieren und zu verstehen. Begriffe wie Tief- und Hochpass, Register und Carry-Ripple- 

Addierer sind den Studierenden geläufig. Weiterhin sind sie in der Lage, kombinatorische 

und sequentielle Schaltungen zu entwerfen, mit entsprechenden Werkzeugen am PC zu 

simulieren und in eine reale Hardware-Umgebung einzubetten. Die Studierenden haben 

zudem Kenntnisse auf dem Gebiet der Mikroprozessor-Programmierung, insbesondere vor 

dem Hintergrund, dass diese im Vergleich zu klassischen PCs in der Regel nur über 

limitierte Ressourcen hinsichtlich Taktfrequenz, Befehlssatz und Speicher verfügen. Die 

Studierenden haben ein grundlegendes Verständnis von „Hardware/Software-CoDesign“ 

und sind in der Lage, für eine gegebene Aufgabenstellung und eine zur Verfügung stehende 

Hardware-Umgebung zu entscheiden, welche Aufgabenteile in Software und welche in 

Hardware entwickelt werden sollen. 


Während des Praktikums vertiefen die Studierenden in praktischen Versuchen die im 

Verlauf des Studiums erworbenen, theoretischen Kenntnisse auf dem Gebiet der 

technischen Informatik. Hierbei gliedert sich die Veranstaltung in folgende 

Themenschwerpunkte: 

� Grundlagen der Analog- und Digitaltechnik (20%): 

Den Einstieg in das Praktikum bildet eine Versuchsreihe, in der mit grundlegenden 

Bauteilen der Elektronik wie Widerständen, Kondensatoren und Transistoren einfache 

Schaltungen aufgebaut und analysiert werden. 

� Aufbau kombinatorischer und sequentieller Schaltkreise (40%): 

Teile des systematischen Rechnerentwurfs werden in dieser Versuchsreihe in die Praxis 

umgesetzt, insbesondere Dekodierer, Multiplexer, Register sowie ein einfacher Rechner, 

der die Grundrechenarten Addition, Subtraktion und Multiplikation beherrscht, werden dabei 

entwickelt. Wie im modernen Rechnerentwurf üblich werden die Schaltungen nicht aus 

diskreten Logikgattern aufgebaut, sondern vollständig am PC entwickelt und simuliert, bevor 

sie mit programmierbaren Bausteinen (FPGAs der Altera Cyclone II Serie) in eine 

vorgegebene Hardware-Umgebung eingebettet werden. Neben der direkten Eingabe der

33 


Schaltung mit Hilfe vorgefertigter Bibliotheksmodule wird dabei auch der Entwurf von 

Schaltkreisen mit der Hardwarebeschreibungssprache VHDL vorgestellt. 

� Mikroprozessor-Programmierung (40%): 

Im Rahmen dieser Versuchsreihe sollen verschiedene Aufgabenstellungen mittels 

entsprechender Algorithmen und Datenstrukturen auf einem Mikroprozessor umgesetzt 

werden. Eingesetzt wird hierbei ein so genannter „Softcore“-Prozessor, der auf dem aus der 

vorherigen Versuchsreihe genutzten FPGA integriert ist und der von den Studierenden in 

C/C++ programmiert werden kann. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf den 

eingeschränkten Ressourcen der gegebenen Hardware-Umgebung (Speicher, 

Taktfrequenz, Befehlssatz), was speziell an die Hardware angepasste Lösungsstrategien 

erfordert. Zu den zu bewältigenden Aufgaben gehört unter Anderem auch, dass die 

Studierenden externe Komponenten (Taster, 7-Segmentanzeige, diverse, 

Sensoren/Aktoren, etc.) ansteuern und beispielsweise zur Ein- und Ausgabe nutzen. 


Studienleistung: Bewertet werden die in Gruppen erarbeiteten, elektronisch abgegebenen 

Übungen und eine Präsentation zum Ende des Praktikums 


� L. Borucki. Digitaltechnik. Teubner, 2000. 

� U. Tietze, C. Schenk. Halbleiter-Schaltungstechnik. Springer, 1999. 

� B. Becker, R. Drechsler, P. Molitor. Technische Informatik, Pearson Studium, 2005. 

� Th. Ottmann, P. Widmayer. Algorithmen und Datenstrukturen. 4. Auflage, Spektrum 

Verlag, 2002.


Messtechnik 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


34 


Prof. L Reindl 

Vorlesung mit 

Praktikum 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Messtechnik 


Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

Elektronische 

Grundlagen 

Pflichtmodul 

deutsch 

empfohlen: Elektrotechnik I, Experimentalphysik II, Elektronik 

4-6 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

6 

2 V + 3 P 

Turnus: 

Regular cycle 

jedes 


180 h/Semester (Vorlesung 30 h, Praktikum 45 h, Eigenarbeit 

118 h, Kompetenznachweis 2 h) 

Die Lehrveranstaltung besteht aus einer Vorlesung mit begleitendem Praktikum. Die 

Veranstaltung führt in die grundlegenden Sensor-Komponenten, System-Konzepte, 

Aufnahme- und Auswerteverfahren, Schaltungen und Geräte der Messtechnik ein. Durch 

diese Veranstaltung sollen die Studierenden die Grundlagen der Messtechnik beherrschen, 

um so in die Lage versetzt zu werden, eigenständig messtechnische Systeme und 

Verfahren zu verstehen, zu bewerten/auszuwählen bzw. eigene Lösungen vorzuschlagen 

und diese grundlegend zu dimensionieren. 


Folgende Themen werden in der Vorlesung behandelt: - Grundlagen Allgemeine 

Grundlagen der Messtechnik, Grundlagen der Sensorik, Grundlagen der Elektrotechnik, 

Analoge Messung elektrischer Größen. - Eigenschaften und Charakterisierung von 

Sensoren und Messvorgängen (Quasi)-Statische Eigenschaften, Messabweichung, 

Dynamische Eigenschaften, sonstige Eigenschaften. - Signale und Systeme Signalarten, 

Signalmerkmale, Fourier-Transformation, Korrelation, Abtasttheoreme, LTI-System, 

Impulsantwort, Übertragungsfunktion. - Analoge Messtechnik Messbrücken, 

Operationsverstärker, analoge Messfilter- und Rechenschaltungen. - Sensoren und 

Messwertumformer Temperaturmessung, Kraft- und Druckmessung, Durchflussmessung, 

Positions- Weg- und Geschwindigkeitsmessung. - Digitale Messtechnik Grundlagen der 

Digitaltechnik, Digitale Zählschaltungen, Inkrementale Dreh- , Weggeber, Digital-Analog- / 

Analog-Digital-Wandler. - Schnittstellen 


Schriftliche Prüfung (Klausur): 100 % Voraussetzung zur Teilnahme an der schriftlichen 

Prüfung ist die erfolgreiche Teilnahme am Praktikum Messtechnik


35 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Messtechnik 

Lehrbücher 

� E. Schrüfer, Elektrische Messtechnik, Hanser, 2004 

� R. Lerch, Elektrische Messtechnik, Springer, 1996 

� R. Patzelt, H. Fürst, Elektrische Messtechnik, Springer 1993 

� K. Bergmann, Elektrische Meßtechnik, Vieweg, 1997 

� P.Horowitz, W. Hill, The Art of Electronics (2nd Ed), Cambridge University Press, 1989 

Nachschlagewerke 

� H.-R. Tränkler, E. Obermeier (Hrsg.), Sensortechnik, Springer, 1998 

� U. Tietze, C. Schenk, Halbleiter-Schaltungstechnik, Springer, 2002 

Fachzeitschriften 

� IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement und IEEE Sensors Journal 

� Sensors and Actuators, A: Physical, B: Chemical (ELSEVIER) 

� Sensor Review (Emerald) 

� tm - Technisches Messen (R. Oldenbourg)


36 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Systemtheorie und Regelungstechnik 

Systemtheorie und Regelungstechnik 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 



Dr. F. Antritter 

Vorlesung mit 

Übung 


Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

Elektronische 

Grundlagen 

Pflichtmodul 

deutsch 

empfohlen: Mathematik II, Differentialgleichungen 

4 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

5 

3 V + 1 Ü 

Turnus: 

Regular cycle 

jedes 




Sie lernen dynamische Systeme zu modellieren, zu analysieren und durch eine Regelung zu 

beeinflussen. 


Mikrosysteme sind im Allgemeinen dynamische (d. h. zeitveränderliche) Systeme, ganz 

gleich, ob dabei elektrische, mechanische, optische, chemische oder thermische Vorgänge 

betrachtet werden. Wie lassen sich dynamische Systeme in einheitlicher Weise 

beschreiben, analysieren und erforderlichenfalls beeinflussen? 

Die Vorlesung stellt einheitliche Formen der Beschreibung von dynamischen Systemen vor. 

Dazu wird neben der Darstellung als Differenzialgleichung (im Zeitbereich) und als 

Übertragungsfunktion (im Bildbereich) insbesondere das Blockschaltbild eingeführt. Es 

ermöglicht eine übersichtliche Beschreibung auch komplexer Systeme und bildet die 

Grundlage für numerische Simulationen. 

Darüber hinaus wird die Systemdarstellung im Zustandsraum vorgestellt, die sich 

insbesondere zur numerischen Simulation, zur Systemanalyse (z. B. hinsichtlich der 

Stabilität) und zur gezielten Systembeeinflussung (d. h. zum Reglerentwurf) eignet. 

Eine Regelung erfasst die Messgrößen des Systems, diagnostiziert daraus den aktuellen 

Systemzustand und führt ggf. geeignete Korrekturen als Stellsignal auf den Systemeingang 

zurück, um das System in einen gewünschten Zustand zu bringen. Es werden 

Reglerstrukturen und Entwurfsverfahren vorgestellt. Abschließend wird der Beobachter zur 

Schätzung nicht direkt messbarer Größen eingeführt. 

Gliederung: 

1. Beschreibung dynamischer Systeme durch das Blockschaltbild 

2. Systembeschreibung im Zeitbereich 

3. Systembeschreibung im Bildbereich

37 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Systemtheorie und Regelungstechnik 

4. Analyse von Systemeigenschaften 

5. Regelung 

Beobachtung nicht direkt messbarer Systemzustände 


Schriftliche Prüfung (Dauer 120 Minuten). 

Als Hilfsmittel sind alle schriftlichen Unterlagen, Schreibmaterial und ein Taschenrechner 

erlaubt. 

Nicht gestattet sind Rechner/Notebooks sowie Geräte, die eine Kommunikation 

ermöglichen. 


� Föllinger, O: Regelungstechnik, Hüthig, Heidelberg, € 48,- 

� Unbehauen, H.: Band 1: Klassische Verfahren zur Analyse und Synthese linearer 

kontinuierlicher Regelsysteme, Vieweg, € 32,90 

� Unbehauen, H.: Band 2: Zustandsregelung, digitale und nichtlineare Regelsysteme, 

Vieweg, € 34,90 

� Lunze, J.: Regelungstechnik 1 – Systemtheorietische Grundlagen, Analyse und Entwurf 

einschleifiger Regelungen, Springer, €39,95 

� Norman S. Nise: Control Systems Engineering, Wiley Text Books, € 50,99


Konstruktion 


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


38 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Konstruktion 

Werkstoffe und Mechanik 


Special field 

Prof. J. Wilde 

Modultyp: 

Module Type 

Vorlesung mit Sprache: 

Übung 

Language 

empfohlen: Experimentalphysik I und II 


Pflichtmodul 

deutsch 

4 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

6 

3 V + 1 Ü 

Turnus: 

Regular cycle 

Jedes 




Die Festigkeit ist die elementare Eigenschaft welche ihre Belastbarkeit, Haltbarkeit und die 

Gebrauchseigenschaften technischer Bauteile beeinflusst. In dieser Lehrveranstaltung 

sollen die Studierenden die Grundlagen der Festigkeitslehre und der Werkstoffkunde 

erwerben. Für die Fähigkeit, eine mechanische Konstruktion zu beurteilen oder selber 

auszulegen, ist sowohl ein elementares Verständnis der Technischen Mechanik als auch 

der Materialeigenschaften und der Werkstoffmechanik notwendig. Die Studierenden 

werden daher in grundlegende Konzepte der Mechanik, insbesondere in Spannungen und 

Dehnungen eingeführt und sie lernen, zwischen Bauteil- und Werkstoffverhalten zu 

unterscheiden. Werkstoffbezogen werden Begriffe wie Elastizität und Plastizität und ihr 

Einfluss auf das Verhalten von Bauteilen und Werkstoffen unter Last bis hin zum Versagen 

verstanden. Weiterhin sollen auch elementare Fähigkeiten bei der Werkstoffauswahl und 

der Beeinflussung der Materialeigenschaften erlangen. Neben diesen Methoden sollen die 

Studierenden auch elementares Faktenwissen zu den für Eingebettete Systeme relevanten 

Werkstoffklassen und ihre Eigenschaften erwerben, insbesondere zu Kunststoffen, 

Metallen, Keramiken und Verbundwerkstoffen. 


Die Vorlesung mit Übung gibt eine Einführung in die Grundlagen der Technischen Mechanik 

und der Werkstoffwissenschaften am Beispiel der Werkstoffe für Eingebettete Systeme und 

für technische Anwendungen: 

Gliederung und Schwerpunkte sind 

1. Einführung 

2. Aufbau der Werkstoffe 

3. Bindungen, Kristallgitter, Atome in Legierungen, Defekte 

4. Thermodynamik und Kinetik der Legierungen

39 


5. Thermodynamik, Zustandsdiagramme, Diffusion, Umwandlungsvorgänge 

6. Wichtige Metalle 

7. Stahl und Eisen, Nichteisenmetalle, Elektrische Leitung, Magnetismus 

8. Mechanik der Werkstoffe und Werkstoffprüfungen 

9. Elastizität, Verformung und Plastizität, Kriechen, Festigkeit 

Polymere 

10. Chemische Bindungen, Polymerisation, Polymerwerkstoffe 

11. 7: Anorganisch-nichtmetallische Werkstoffe 

12. Keramiken, Gläser, Dielektrika, Eigenschaften und Anwendungen 

Technische Mechanik 

13. Mohrscher Spannungskreis, Balkenbiegung, harmonische Schwingung 

14. Es werden turnusmäßig Übungsaufgaben herausgegeben, mit denen der aktuelle Stoff 

der Vorlesungen angewendet wird. In den Übungsstunden werden Musterlösungen 

vorgerechnet. 


Schriftliche Klausur von 120 min im Prüfungszeitraum. Keine Zulassungskriterien. 


Begleitend zur Vorlesung wird ein Skript zur Verfügung gestellt und regelmäßig aktualisiert. 

� Gross, Hauger, Schröder, Wall, Technische Mechanik 2, Bd. 1: Elastostatik, 9. Aufl., 

Springer 2007, Berlin, ISBN 3-54070762-X. 

� Romberg, Hinrichs, Keine Panik vor Mechanik, 5. Aufl., Vieweg 2006. ISBN 3-83480049- 

X. 

� Bargel, H.-J., Werkstoffkunde: 8., Aufl., Springer 2004, Berlin. ISBN 3-540-40114-8. 

� Hornbogen, E., Werkstoffe: Aufbau und Eigenschaften von Keramik-, Metall-, Polymer- 

und Verbundwerkstoffen. 7. Aufl., Springer 2002. ISBN 3-540-43801-7.


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


40 


Entwurf, Konstruktionsmechanik und Simulation 


Special field 

Prof. P. Woias, Modultyp: 

Prof. J. Korvink Module Type 

Vorlesung 

Sprache: 

Language 

empfohlen: Werkstoffe und Mechanik 


Pflichtmodul 

deutsch 

5 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

6 

2 V + 2 Ü 

Turnus: 

Regular cycle 




Die Studierenden haben Grundwissen in der Praxis des Konstruierens generell, 

insbesondere aber mit deutlichem Schwerpunkt Richtung Mikrosystemtechnik. Studierende 

wissen was die Konstruktion umfasst und kennen die geeigneten methodischen 

Vorgehensweisen. Sie kennen verschiedene Werkzeuge die zur Verfügung stehen und 

wissen um deren richtigen Einsatz. 


In der Vorlesung wird das Phasenmodell des Konstruktionsprozesses nach Pahl/Beitz 

behandelt. In den einzelnen Phasen werden entsprechende methodische und technische 

Werkzeuge erläutert.In der praktischen Übung wird in Einzel- und Gruppenarbeit die 

virtuelle Entwicklung eines Produktes und die Anwendung methodischer Werkzeuge des 

Konstruierens durchgeführt. Die Lehrinhalte der Vorlesung werden dadurch exemplarisch 

und praktisch angewendet. 

Die Vorlesung umfasst folgende inhaltliche Schwerpunkte: 

1. Einführung - Was ist Konstruktion? 

2. Technisches Zeichnen Phasenmodell des Konstruktionsprozesses 

3. Produktplanung: 

a. Situationsanalyse 

b. Suchstrategien 

c. Lastenheft 

4. Konzept: 

a. Abstraktion und Wirkprinzipien 

b. Kreativitätstechniken 

5. Entwurf: 

a. Rapid Prototyping 

b. Beispiel Drucksensor 

c. Einführung CAD 

d. Einführung FEM 

6. Ausarbeitung: 

a. Si-Mikromechanik 

b. Maskendesign 

c. Prozessplanung

d. spannende Bearbeitung 

7. Umfeld der Konstruktion: Patentwesen 


41 


Sechs benotete semesterbegleitende Einzel- und Gruppenaufgaben in der praktischen 

Übung Konstruktionsmethodik Sowie eine benotete schriftliche Prüfung. 


� G. Pahl, W. Beitz, Konstruktionslehre - Methoden und Anwendung, Springer-Verlag, 

Berlin, Heidelberg, New York, 4. Auflage, 1997. 

� Ute von Reibnitz, Szenario-Technik - Instrumente für die unternehmerische und 

persönliche Erfolgsplanung, Gabler-Verlag, Wiesbaden, 2. Auflage, 1992.


Integrierte Schaltungen 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


42 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Integrierte Schaltungen 


Special field 

Prof. Y. Manoli 

Modultyp: 

Module Type 


Übung 

Language 

empfohlen: Elektronik 

Mikroelektronik 

Wahlpflichtmodul 

deutsch 

5 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

6 

2 V + 2 Ü 

Turnus: 

Regular cycle 




Mit dieser Vorlesung werden die grundlegenden Kenntnisse für den Entwurf von Integrierten 

Schaltungen erworben. Studierende verstehen den Herstellungsprozess integrierter 

Schaltungen und beherrschen den Layout-Entwurf integrierter MOS-Schaltungen. Sie 

können integrierte Schaltungen unter Berücksichtigung des Leistungsverbrauchs und der 

Verzögerungszeiten selbst dimensionieren. Sie kennen und verstehen verschiedene MOS 

Schaltungsfamilien, wie CMOS und Pseudo-NMOS. Studierende können mit Hilfe der 

Grundelemente komplexe Systeme selbst aufbauen und selbstständig weiterentwickeln. Die 

Studierenden können eine Hardwarebeschreibungssprache anwenden, um Funktionen 

integrierter Schaltungen bis zum Komplexitätsgrad eines kleinen Mikrocomputers zu 

beschreiben. Studierende können die verschiedenen Möglichkeiten zur Realisierung einer 

digitalen Logik, die in der Vorlesung vorgestellt werden, anwenden. 


� Halbleiter Herstellungsprozess 

� Halbleiterbauelemente 

� Schaltungstechnik 

� Layout integrierter Schaltungen 

� CMOS-Gatter 

� Transmission Gates 

� Familien dynamischer Logik 

� Automaten 

� Hardwarebeschreibungssprachen & Synthese 

� Sequentielle Schaltungen 

� Statische Timing Analyse 

� Systemtechnik (Prozessoren) 

� Speicher 

� Programmierbare Logik 

� Floorplanning


Klausur 


43 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Integrierte Schaltungen 

1. J. M. Rabaey, A. P. Chandrakasan, B. Nikolic: Digital Integrated Circuits, Prentice-Hall. 

2. R. Jacob Baker, H. W. Li, D. E. Boyce: CMOS Circuit Design, Layout, and Simulation, 

IEEE Press Series on Microelectronic Systems, 1998. 

3. N. Weste and K. Eshraghian: Principles of CMOS VLSI Design; A Systems Perspective, 

Addison-Wesley, 2nd Ed., 1993. 

4. U. Tietze, C. Schenk: Halbleiter Schaltungstechnik, Springer. 




Bachelor-Arbeit 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 


Workload 


44 

Embedded 

Systems 

Alle Dozenten 

Abschlussarbeit 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Bachelor-Arbeit 


Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

nach Wahl 

Pflichtmodul 

deutsch/englisch 

laut Prüfungsordnung: Erreichen von mind. 110 ECTS-Punkten 

im Studiengang Embedded Systems 

6 


ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

Die Studierenden sind in der Lage innerhalb einer vorgegebenen Frist ein Problem aus 

Wissenschaft und Forschung selbständig auf Grundlage der im Studiengang erzielten 

Qualifikationen zu bearbeiten. Sie zeigen anhand einer Präsentation das übergreifende 

Verständnis des erarbeiteten Themas. Sie können somit wissenschaftliche Themen der 

Forschung kurz und prägnant für ein Fachpublikum darstellen. 


Die Masterarbeit kann in Kooperation mit einem Unternehmen erfolgen; die 

Themenstellung, wissenschaftliche Betreuung und Beurteilung obliegen einem 

Dozenten der Universität Freiburg. 


Bearbeitung der gestellten Aufgabe; Schriftliche Ausarbeitung der wissenschaftlichen 

Arbeit, deren Ablauf und Ergebnisse unter Berücksichtigung der bereits vorhandenen 

wissenschaftlichen Grundlagen; Abschlusspräsentation der Arbeit 


Abhängig von der Thematik. 

Weitere Informationen / Further Information 

Für nähere Informationen verfolgen Sie bitte die Aushänge sowie die Ankündigungen auf 

der Internetseite des Lehrstuhls bzw. die Mitteilungen per e-Mail. 

12

45 

Wahlpflichtbereich 

Modulhandbuch B.Sc. ESE –

46 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Kursvorlesungen der Informatik 

Kursvorlesungen der Informatik 

In zwei Wahlpflichtmodulen mit 12 bzw. 18 ECTS-Punkten sind aus folgenden 

Veranstaltungsarten zu wählen:Kursvorlesungen der Informatik 


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


Kursvorlesung Algorithmentheorie 

Informatik 

Prof. A. Souza 


Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

Algorithmen und 

Datenstrukturen 


Vorlesung mit 

englisch 

Übung 

Grundkenntnisse in Algorithmen und Datenstrukturen, wie sie in 

den Grundvorlesungen insbesondere Informatik II gelehrt 

werden. 

5 

3 V + 1 Ü 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

Turnus: 

Regular cycle 

6 


180 h/Semester (45 h Vorlesung, 15 h Übung, 120 h Eigenarbeit) 

Studierenden sollen wichtige algorithmische Techniken kennen, anwenden und ggfs. an 

neue Bedürfnisse anpassen können. Sie sollen die Grundprinzipien des 

Algorithmenentwurfs beherrschen und in der Lage sein, auch komplexe Datenstrukturen zur 

Implementation von Algorithmen zu verwenden. Sie sollen die Mächtigkeit algorithmischer 

Entwurfsprinzipien, wie Randomisierung und Dynamische Programmierung, einschätzen 

können und anspruchsvolle Verfahren zur Analyse von nach solchen Prinzipien entworfenen 

Verfahren anwenden können. 


The design and analysis of algorithms is fundamental to computer science. In this course, 

we will study efficient algorithms for a variety of very basic problems and, more generally, 

investigate advanced design and analysis techniques. Central topics are some algorithms 

and data structures which have not at all or not sufficiently extensive been discussed in the 

undergraduate course Informatik II. These include, but are not limited to: * Divide and 

conquer: geometrical divide and conquer, fast Fourier transform * Randomization: 

randomized quicksort, probabilistic primality testing, RSA, univeral and perfect hashing * 

Amortized analysis: binomial queues, Fibonacci heaps, union-find data structures * Greedy 

procedures: shortest path, minimum spanning trees, bin packing problem, scheduling * 

Graph algorithms * Dynamic programming: matrix chain product problem, edit distance, 

longest common subsequence problem * String matching and text compression: Knuth- 

Morris-Pratt algorithm, Boyer-Moore algorithm, suffix trees, Huffman coding, Lempel-Ziv- 

Welch data compression algorithm The knowledge of algorithms and data structures 

described in chapters 1 to 6 of the book "Algorithmen und Datenstrukturen" by Th. Ottmann 

und P. Widmayer is a prerequisite for understanding the topics of this course.

47 



Die Prüfung findet anhand einer Klausur statt, die sich thematisch stark an den 

Übungsblättern orientiert. 


� T. Corman, C. Leiserson, R. Rivest, C. Stein. Introduction to Algorithms. Second Edition. 

MIT Press, 2001. 

� Th. Ottmann, P. Widmayer: Algorithmen und Datenstrukturen. 4. Auflage, Spektrum 

Verlag, Heidelberg, 2002 

� Th. Ottmann: Prinzipien des Algorithmenentwurfs. Multimediales Buch mit Beiträgen von 

A. Brüggemann-Klein, J. Eckerle, A. Heinz, R. Klein, K. Mehlhorn,Th. Roos, S. 

Schuierer, P. Widmayer, Spektrum Akademischer Verlag, Bd. 244, Dezember 1997 





Module part 

Fachbereich: 

Department Informatik 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


48 


Kursvorlesung Bildverarbeitung und Computergraphik 

Prof. T. Brox, 

Prof. M. Teschner 

Vorlesung mit 

Übung 


Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

Graphische und 

Bildverarbeitende 

Systeme 


deutsch oder englisch 

empfohlen: Programmierkurs, Grundlagen der Mathematik 

5 

3 V + 1 Ü 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

Turnus: 

Regular cycle 

6 



Den Studierenden werden die Grundlagen der Mustererkennung vermittelt. Angefangen bei 

der Merkmalsauswahl bis hin zum Klassifikatorentwurf, soll der Student oder die Studentin 

am Ende in die Lage versetzt werden einen vollständigen Entwurf einer 

Musterkennungsaufgabe eigenständig durchzuführen. Selbständig zu lösende 

Übungsaufgaben einschließlich Programmieraufgaben dienen dazu, den Stoff praktisch zu 

vertiefen. 


Zunächst wird einleitend die Mustererkennung in die allgemeine Schätztheorie eingebettet 

und die wichtigsten Anwendungsgebiete werden diskutiert. Es folgen die Grundlagen der 

Mustererkennung mit der Erläuterung von Äquivalenzklassen, der lageinvarianten 

Merkmalsgewinnung sowie Eigenschaften wie Vollständigkeit und Separierbarkeit. In dem 

darauf folgenden Kapitel werden schnelle nichtlineare Algorithmen zur 

translationsinvarianten Klassifikation von Graubildern behandelt. Danach werden für 

Konturbilder ähnlichkeits- und affininvariante Merkmale hergeleitet und diese sogenannten 

Fourierdeskriptoren in ihren Abbildungseigenschaften und ihrer mathematischen 

Berechnungskomplexität untersucht. Der letzte Abschnitt behandelt den optimalen Entwurf 

von Klassifikatoren. Dabei wird sowohl der parametrische stochastische Ansatz (Bayes- 

Klassifikator) betrachtet wie auch die Herangehensweise über die Funktionsapproximation 

(Polynomiale Regression, Neuronale Netze, Supportvektormaschine). 


Die Prüfung besteht aus einer Klausur. Erfolgreiche Teilnahme an den Übungen ist 

Voraussetzung zur Teilnahme an der Abschlussklausur.. 


1. H. Burkhardt, Transformationen zur lageinvarianten Merkmalgewinnung, VDI-Verlag,

49 


1979 

2. H. Schluz-Mirbach, Anwendung von Invarianzprinzipien zur Merkmalgewinnung in der 

Mustererkennung, Dissertation, TU Hamburg-Harburg, Feb. 1995, Reihe 10, Nr. 372, 

VDI-Verlag 

3. S.Theodoridis und K. Koutroumbas, Pattern Recognition, Academic Press 1999 

4. R.O. Duda, P.E. Hart und D.G. Stork, Pattern Classification (Second Edition), J.Wiley 

2001 

5. H.Niemann, Klassifikation von Mustern, Springer, 1983 

6. J.Schürmann, Polynomklassifikatoren für die Zeichenerkennung, Oldenbourg Verlag, 

1977 

7. J.Schürmann, Pattern Classification, J.Wiley, 1996 

8. W. I. Smirnov, Lehrgang der höheren Mathematik, Bd. II, Harri Deutsch, 1995 

9. R.C. Gonzalez und R.E. Woods, Digital Image Processing, Addison-Wesley , 1993 

C.M. Bishop, Neural Networks for Pattern Classification, Clarendon Press, Oxford, 1995 


Beamervortrag in der Vorlesung, Vortragsfolien werden im Internet bereitgestellt


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


50 


Kursvorlesung Rechnerarchitektur 

Informatik 

Prof. B. Becker 

Vorlesung mit 

Übung 


Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

empfohlen: Technische Informatik 

4 

3 V + 1 Ü 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

Turnus: 

Regular cycle 

Rechnerarchitektur 

und Betriebssysteme 


deutsch 

6 

jedes 



Die Studierenden sollen einerseits die notwendigen Schritte zum Entwurf von digitalen 

Systemen kennen lernen. Darüber hinaus erwerben sie Kenntnisse über mögliche 

Architekturen eines Rechners. Es soll ein vertieftes Verständnis der Methoden zur 

Modellierung und Validierung/Verifikation solcher Systeme und der darauf aufbauenden 

Optimierungsverfahren erzielt werden. Die Studierenden können die spezifischen 

Restriktionen, die sich durch die physikalischen Gesetze technischer Systeme ergeben, 

einschätzen und lernen, diese gezielt in den Entwurfsprozess einzubeziehen. Schließlich 

sollen sie verstehen, wie sich die Restriktionen, die sich aus der Digitaltechnik und den 

spezifischen Rechnerarchitekturen ergeben, auf höhere Abstraktionsebenen, insbesondere 

die der Softwaretechnik, auswirken. 


Es wird eine Einführung in grundlegende Fragen, Methoden und Techniken des 

Rechnerentwurfs sowie der Rechnerarchitektur vermittelt. Dabei sind z.B. folgende 

Themenkreise von Interesse: Integrierte Schaltkreise, Entwurf, Testproblematik, 

Maschinensprachen, Rechnerarithmetik, Datenpfad und Kontrolle, Pipelining, 

Speicherhierarchie, Prozesse, Interrupts, Interfaces, Parallelrechner. 


Kriterien zum Bestehen der Teilprüfung "Rechnerarchitektur" im Rahmen der Master- und 

Bachelorprüfung: siehe http://ira.informatik.uni-freiburg.de/src/teaching.php


51 


� J.Teich: Digitale Hardware/Software-Systeme, Springer Verlag, 1997. 

� Becker, Bernd and Drechsler, Rolf and Molitor, Paul, „Technische Informatik – Eine 

Einführung“, Pearson Studium. 

� Tanenbaum: Structured Computer Organization, Prentice Hall, 3rd Edition, 1990. 

� D.A. Patterson, J.L.Hennessy: Computer Organization and Design, The 

Hardware/Software Interface, Morgan Kaufmann, 1994. 



Internetseite der Veranstaltung bereitgestellt


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


52 


Kursvorlesung Künstliche Intelligenz / Artificial Intelligence 

Informatik 

Prof. B. Nebel, 

Prof. M. Riedmiller, 

Prof. W. Burgard 

Vorlesung mit 

Übung 


Special field 

Künstliche Intelligenz 

und Robotik 

Modultyp: 

Module Type Wahlpflichtmodul 

Sprache: 

Language 

empfohlen: Kenntnisse aus dem Grundstudium 

4 

3 V + 1 Ü 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

Turnus: 

Regular cycle 

Deutsch/englisch 

6 

jedes 



Ziel ist es, den Studierenden einen Überblick über die verschiedenen Techniken der 

Künstlichen Intelligenz zu vermitteln. 


Es wird eine Einführung in die grundlegenden Sichtweisen, Probleme, Methoden und 

Techniken der Künstlichen Intelligenz vermittelt. Es werden u.a. folgende Themen 

behandelt: 

� Einführung und historische Entwicklung der KI 

� der Agentenbegriff in der KI 

� Problemlösen und Suche 

� Logik und Repräsentation 

� Handlungsplanung 

� Darstellung und Verarbeitung unsicheren Wissens 

� Maschinelles Lernen 


Die Prüfung besteht aus einer Klausur. 


� Artificial Intelligence: A modern approach, Stuart Russel and Peter Norvig, Prentice Hall, 

2003. 




53 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Spezialvorlesungen Informatik: 

Spezialvorlesungen Informatik: 


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


Spezialvorlesungen – Themen aus den einzelnen 

Arbeitsgebieten 

Informatik 

Dozenten der 

Informatik 

Vorlesung mit 

Übung 


Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

frei wählbar 



Kursvorlesung des betreffenden Gebiets (empfohlen) 

5 oder 6 

4 


ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

Turnus: 

Regular cycle 

6 

jedes Semester 

In den Spezialvorlesungen erlangen die Studierenden vertiefte Kenntnisse in spezifischen 

Themengebieten aus den Forschungs- und Schwerpunktbereichen der Informatik an der 

Universität Freiburg. 


Spezielle Themen aus den einzelnen Arbeitsbereichen 


Die Prüfungsleistung besteht aus einer mündlichen Prüfung 


Wird zu Beginn der Veranstaltung bekanntgegeben. 


i.d.R. Beamer- oder Tafelvortrag

54 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Wahlpflichtveranstaltungen aus der 

Mikrosystemtechnik: 

Wahlpflichtveranstaltungen aus der Mikrosystemtechnik: 


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


Stochastik 

Mathematik 

Prof. E. Eberlein 

Vorlesung mit 

Übung 


Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

empfohlen: Mathematik I und II 

4 

2 V + 2 Ü 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

Turnus: 

Regular cycle 

Pflichtbereich 

Mathematik 

Pflichtmodul 

deutsch 

6 

jedes 



Lernziel ist der Erwerb grundlegender Kenntnisse und Fertigkeiten in der 

Wahrscheinlichkeitstheorie, der Statistik und der Kombinatorik. 


Dies ist eine Einführung in die Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik ohne Maßtheorie. 

In dieser Veranstaltung werden die Denk- und Schlussweisen, die für die mathematische 

Behandlung von Zufallserscheinungen typisch sind, entwickelt. Begriffe wie Zufallsgröße, 

Verteilungen von Zufallsgrößen, Erwartungswert und Varianz werden für diskrete 

Wahrscheinlichkeitsräume diskutiert. Vieles wird an Hand von Beispielen und kleinen 

Rechenproblemen erklärt. Die Vorgehensweise ist am Anfang meist kombinatorischer Natur. 

Im weiteren Verlauf kommen dann immer mehr analytische Überlegungen hinzu. Die 

Grundbegriffe der Statistik werden ebenso entwickelt, wie die Erzeugung von Zufallszahlen 

und die Grundlagen der Informationstheorie. 


Studienleistungen: Aktive und erfolgreiche Teilnahme an den Übungen. Falls zu Beginn der 

Lehrveranstaltung keine andere Regelung mitgeteilt wird, sind mindestens 50% der für die 

Übungsaufgaben vergebenen Punkte zu erreichen. Ferner wird die regelmäßige Teilnahme 

an den Übungen bei höchstens zweimaligem Fehlen gefordert. 

Prüfungsleistung: Klausur 


� Dümbgen, L.: Stochastik für Informatiker, Springer 2003. 

� Kersting, G., Wakolbinger A.: Elementare Stochastik, Birkhäuser 2008. 

� Pitman, J.: Probability, Springer 1993.


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


55 



Mikrocomputertechnik 


Special field 

Modultyp: 

Prof. L. Reindl 

Vorlesung mit 

Praktikum 

empfohlen: Elektronik 

Module Type 

Sprache: 

Language 

Weiterführende 

Elektronik 


deutsch 

4 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

6 

2 V + 3 P 

Turnus: 

Regular cycle 

jedes 


180 h/Semester (Vorlesung 30 h, Praktikum 45 h, Eigenarbeit 

103 h, Kompetenznachweis 2 h) 

Die Teilnehmer der Veranstaltung sind mit dem Aufbau und der Funktionsweise von 

Mikrocomputern vertraut. Des Weiteren haben sie einen umfassenden Überblick über 

Rechnerstrukturen, Speicher und Speicherverwaltung. Sie haben Kenntnis gängiger 

Informationsdarstellung und beherrschen die Computerarithmetik. Die Grundlagen der 

Assemblerprogrammierung sind erarbeitet. Darüber hinaus sind Bussysteme, Bustopologien 

sowie deren Beschreibung nach dem Schichtenmodell bekannt. Die Teilnehmer sind in der 

Lage eine applikationsspezifische Auswahl einer Rechnerstruktur zu treffen und sie haben 

grundlegende Kenntnis über das Testen von Computersystemen. 


1. Grundlagen Definitionen, Informationsdarstellung Computerarithmetik 

2. Aufbau von Mikrocomputern RISC, CISC, Harvard, v. Neumann Mikroprozessoren, 

Mikrocontroller, Komponenten 

3. Einführung in die Programmierung Flussdiagramm, Struktogramm Maschinennahe 

Sprachen, Graphische Programmierung 

4. Verbindungs- und Systemstrukturen Topologien Busse, Arbitration Beispiele 

5. Speicher und Speicherorganisation Hardware-Aufbau Spezialspeicher Cache-Speicher 

Virtuelle Speicher und Speicherverwaltung 

6. Ein-Ausgabeorganisation und Peripherie Ein-Ausgabeorganisation Schnittstellen Polling, 

Interrupt, DMA ADU/DAU 

7. Leistungsbewertung von Mikrorechnern. 


Schriftliche Prüfung (Klausur): 100 %Voraussetzung zur Teilnahme an der schriftlichen 

Prüfung ist die erfolgreiche Teilnahme am Praktikum Microcomputertechnik. 


� Microcontrollers and Microcomputers: Principles of Software and Hardware, Fredrick M. 

Cady, Oxford University Press, 1997.


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


56 



MST Technologien und Prozesse 


Special field 

Prof. R. Zengerle 

Modultyp: 

Module Type 

Vorlesung 

Sprache: 

Language 


Pflichtmodul 

deutsch 


5 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

6 

4 V 

Turnus: 

Regular cycle 




Die Vorlesung "MST Technologien & Prozesse" lehrt den Studenten der Mikrosystemtechnik 

die verschiedenen, grundlegenden Verfahren auf deren Basis komplexe Mikrobauteile 

realisiert werden können. 


Die Veranstaltung startet mit einer kurzen Einführung in die Materialeigenschaften von 

Silizium sowie einer Einführung in die Reinraum- und Vakuumtechnik. Darauf aufbauend 

werden elementare Dünnschichtprozesse wie Oxidation, Dotierung, Physical Vapor 

Deposition (PVD) und Chemical Vapor Deposition (CVD) behandelt. Diese 

Standardprozesse der Mikrosystemtechnik werden ergänzt um die ausführliche Diskussion 

der Lithographie sowie der Ätzverfahren zur Strukturierung von Silizium. 

Im Anschluss daran wird den Studenten aufgezeigt, wie sich durch Verkettung dieser 

elementaren Prozesse komplexe, mikrosystemtechnische Bauelemente herstellen lassen. 

Als erste Technologiegruppe wird hierzu die Oberflächenmikromechanik (OMM) betrachtet. 

Anhand der konkreten Herstellung von Beschleunigungs- und Drehratensensoren werden 

Rahmenbedingungen und Designregeln für die Oberflächenmikromechanik erarbeitet. Dabei 

werden insbesondere der von der Firma Bosch angebotene OMM Foundry Service sowie 

der MUMPs Foundry Service im Detail behandelt. 

Ergänzend zu der Oberflächenmikromechanik werden die Technologiegruppen BULK- 

Mikromechanik sowie LIGA-Technik besprochen. Einen zentralen Stellenwert nimmt die 

Einführung in die Aufbau- und Verbindungstechnik mit den Schwerpunkten Waferbonden, 

Chipmontage-Techniken und Hybrid-Integration ein. Ergänzend dazu werden die 

Grundideen einer modularen Mikrosystemtechnik (MST-Baukasten) präsentiert und 

diskutiert. 

Im Anschluss daran werden die Kostenstrukturen bei der Herstellung von 

Mikrosystemtechnik Bauelementen für die Technologiegruppen Oberflächenmikromechanik 

und BULK-Mikromechanik sowie der LIGA Technik betrachtet. Diese werden mit den 

Kostenstrukturen von alternativen Mikrostrukturierungsverfahren wie Mikrospritzgießen, 

Heißprägen oder Laserbearbeitung verglichen. Mit dem erworbenen Wissen sollen die 

Studierenden in die Lage versetzt werden, auf der Basis gegebener, technischer und 

wirtschaftlicher Rahmenbedingungen die optimale Technologie für die Realisierung 

mikrosystemtechnischer Produkte ableiten zu können.

57 



Die Vorlesung endet mit einer ausführlichen Diskussion konkreter Fallbeispiele 

mikrosystemtechnischer Entwicklungen. Als Beispiele werden ein "Elektronischer Füller", 

das "Retina Implantat" sowie die "TopSpot“-Geräteplattform zur Massenfabrikation von Bio- 

Chips besprochen. Die Lehrveranstaltung wurde bewusst an den Beginn des Studiums 

gelegt, um den Studierenden einen frühzeitigen Kontakt zu ihrem Studienfach MST zu 

vermitteln. 


Klausur am Ende der Vorlesung. Die Klausur wurde als Orientierungsprüfung gewählt, weil 

hierdurch frühzeitig eine Überprüfung der Neigungen und Fähigkeiten im gewählten 

Studienfach Mikrosystemtechnik erfolgt. 


Begleitend zur Vorlesung wird ein Skriptum zur Verfügung gestellt und regelmäßig 

aktualisiert.


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 

58 



Praktische Übungen Chemie 

Chemie 


Prof. J. Rühe 

Praktikum 


Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

Weiterführende 

Chemie 


deutsch 

empfohlen: Allgemeine und anorganische Chemie 

3 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

3 

2 P 

Turnus: 

Regular cycle 


90 h/Semester (Praktikum 30 h, Eigenarbeit 49 h, 


Lernziele des Praktikums 

1. Praktische Kenntnis der Grundoperationen der Präparativen Chemie 

2. Fähigkeit zum Reinigen von organischen Verbindungen, z.B. Destillation, 

Umkristallisation, Chromatographie 

3. Fähigkeit zur praktischen Durchführung von Methoden zur Charakterisierung 

organischer Verbindungen 

4. Erwerb von Grundkenntnissen des korrekten Umgangs mit Chemikalien und 

Gefahrstoffe 


Das Praktikum besteht aus elf Experimenten bei denen die Studierenden grundlegende 

Arbeitsweisen des synthetisch arbeitenden Chemikers kennen lernen: 

� Chromatographie 

� Ethersynthese: 4-Allyloxybenzphenon 

� Säurechloride: Synthese eines Fruchtesters 

� Reduktion: Synthese eines Alkohols durch Reduktion eines Ketons 

� Synthese eines Farbstoffs: Indigo 

� Addition an Doppelbindungen: Radikalische Polymerisation von Styrol 

� Reaktionen am Aromaten: Bromtoluol 

� Metallorganische Synthese: Grignard-Reaktion 

� [4+2]-Cycloaddition nach Diels-Alder 

� C,C-Verknüpfungsreaktionen: Aldolkondensation 

� C,C-Verknüpfungsreaktionen: Alkylierung von Malonester 


Gesamtnote, gebildet aus Ergebnissen von Lerngesprächen vor Versuchsbeginn, der 

Mitarbeit im Labor und den Protokollen.


59 



Es wird ein Skript und eine CD zur Verfügung gestellt. Beide Medien bieten auch Hinweise 

auf geeignete Lehrbücher. 


Homepage: http://www.imtek.de/cpi/pr-orgchem.php


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


60 



Produktionstechniken 


Special field 

Prof. H. Reinecke 

Modultyp: 

Module Type 

Vorlesung 

Sprache: 

Language 

empfohlen: MST Technologien und Prozesse 

Erweiterte MST 


deutsch 

5 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

3 

2 V 

Turnus: 

Regular cycle 




Das Ziel der Vorlesung ist der Erwerb von vertieftem Prozess- und Produktionswissen im 

Bereich der Bearbeitung von Polymeren und Metallen. Die technologischen Kenntnisse 

sollen von den Studierenden durch Grundkenntnisse im Bereich der betriebswirtschaftlichen 

Zusammenhänge, des ganzheitlichen Qualitätsmanagements und der Personalführung in 

einen gesamtbetrieblichen Zusammenhang gebracht werden können. 


� Hintergrund - Bedeutung der Produktion 

� Betriebswirtschaftliches Basiswissen 

� Mitarbeiterführung 

� Qualitätsmanagementsystem, FMEA (QM-System) 

� Produktionslogistik (6-Sigma-System, PDCA-Kreis, Kaizen, One-Piece-Flow-System) 

� Metallbearbeitungsverfahren 

� Drehen, Fräsen 

� Erodieren 

� Elektrochemische Bearbeitung 

� Galvanik 

� Replikationsverfahren 

� Spritzgiessen 

� Heißprägen 

� Thermoformen 

� Prozessketten inkl. In-Prozess-Prüfungen, Bauteilprüfung 


Klausur 


Skriptum, dort ist weitere Literatur angegeben.


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 


61 



Biomaterialien 


Special field 

Prof. T. Stieglitz 

Modultyp: 

Module Type 


Übung 

Language 

Bio-MST 


deutsch 


5 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

3 

1 V + 1 Ü 

Turnus: 

Regular cycle 




Die Studierenden besitzen sowohl die biologischen als auch die physiko-chemischen und 

technischen Kenntnisse über grundlegende Mechanismen an der Material-Gewebe- 

Schnittstelle bei der Verwendung von Biomaterialien. Sie verstehen grundlegende 

biologische Mechanismen in der Theorie, und kennen die grundlegenden Materialklassen 

von Biomaterialien. 

Nach der LVA haben die Studenten der Mikrosystemtechnik ein grundlegen-des 

Verständnis der Reaktionen des Körpers beim Einbringen eines Fremdkörpers in den 

Organismus. Die Vorlesung bildet somit die theoretische Basis für das Verstehen der 

Interaktion von technischen Systemen mit dem lebenden Organismus für das weitere 

Studium. Mit den Übungen wird ein vertieftes Wissen erworben, das insbesondere die 

Anwendungskompetenz und die Fähigkeit zum Transfer des erworbenen Wissens umfasst. 


Die LVA stellt Definitionen zur Beschreibung und Prüfung von Biomaterialien vor. Sie 

vermittelt Aufbau und Anwendungen von verschiedenen Biomaterialien. Anhand von 

ausgewählten Beispielen werden Hinweise zur Konstruktion von Implantaten gegeben und 

Gebrauchseigenschaften von Biomaterialien diskutiert. Im einzelnen gliedert sie sich in die 

folgenden Themen auf: 

Grundlagen: 

� Definitionen und Eigenschaften: Biomaterialien, Biokompatibilität, Biofunktionalität 

� Grundlagen zum biologischen System 

� Grundlegende Mechanismen an der Material-Gewebe-Schnittstelle 

� Einteilung der Biomaterialien bezüglich Gewebereaktion und Materialklassen 

Prüfverfahren 

� Prüfverfahren zur Charakterisierung von Biomaterialien 

� Biokompatibilitätsprüfung 

� Evaluation von Biomaterialien 

Ausgewählte Materialklassen für Biomaterialien 

� Metalle

62 



� Keramische Werkstoffe 

� Polymere 

� Verbundwerkstoffe 

� Bioresorbierbare Werkstoffe 

Ausgewählte Implantate 

� Stents 

� Gelenk-Endoprothesen 

� Bandscheibenersatz 

� Osteosynthesesysteme 

� Zahnimplantate 

� Intraokularlinsen 

Abschließend werden die Themen zusammengefasst um die Prüfungsvorbereitung zu 

erleichtern. 


Die Endnote der Veranstaltung wird wie folgt berechnet: 

� 80% Klausur 

� 20% Übungen 


Begleitend zur Vorlesung wird ein Skriptum zur Verfügung gestellt und regelmäßig 

aktualisiert. 

Weiterführende Literatur: 

� Erich Wintermantel, Suk-Woo Ha (Hrsg.): Biokompatible Werkstoffe und Bauweisen. 3. 

Auflage, Berlin, Heidelberg: Springer, 2002. 

(Die 4. Auflage kann auch benutzt werden, geht allerdings weit über den Fokus der 

LVA hinaus)


Module part 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 

63 



Biologie für Ingenieure / Biology for Engineers 


Special field 

Prof. U. Egert 

Modultyp: 

Module Type 

Vorlesung 

Sprache: 

Language 

keine 


Erweiterte Biologie 


deutsch; optional 

englisch (siehe unten) 

5 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

3 

2 V 

Turnus: 

Regular cycle 




The aim of this lecture is to convey an understanding of fundamental biomedical concepts, 

processes and structures that define or influence the function of technical components in 

biomedical applications. 


The lecture series conveys the foundations of various biological processes and structures 

with the aim to describe the context of the measurement of signals and the application of 

microsystems in biology and medicine. We emphasize processes that 

� influence the generation and properties of signals measurable with microsystems, e.g. 

clinically relevant key molecules, electrical signals in muscular and nervous systems, 

oxygenation of blood, etc. 

� influence the usability of MST components, such as sensors and implants, e.g. due to 

corrosion, tissue responses, encapsulation, changes of measuring conditions, etc. 

� are relevant for typical fields of application of MST components, e.g. implantable 

sensors, prostheses, neurotechnology, etc. 

In the course of the lectures we will present a rather broad overview, with a certain bias 

towards electrical biological signals. Necessarily, the depth by which we can treat these 

topics needs to be limited. 

Main topics are: 

� fundamental concepts underlying biological tissues and their functions 

� cellular structure and growth, metabolism, cellular differentiation and specialization 

� basics of genetics 

� functional systems of the human body 

� biophysics of electrical potentials 

� neuronal networks and their signals 

� sensory systems 

� foundations of learning and memory 

� energy metabolism and excretion 

� respiration 

� cardiovascular system

64 




Klausur, 90 min 


Derzeit ist kein adäquates Lehrbuch verfügbar. Die Materialien werden aus mehreren 

Lehrbüchern zusammengestellt. Der überwiegende Bereich wird jedoch in folgendem Buch 

abgedeckt: 

� Johnson: Human Biology, Pearson Verlag 2009. 


Die Vorlesung wird bei Bedarf auf Englisch gehalten. Die Klausuren können auf Englisch 

oder Deutsch geschrieben werden.

65 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Concentrations Mikrosystemtechnik/ 

Microsystems Engineering: 

Concentrations Mikrosystemtechnik/ Microsystems Engineering: 


Module part 

Fachbereich: 

Department 




Preconditions 




Term 

SWS: 



Workload 

Concentrations-Modul – Themen aus den einzelnen 

Arbeitsgebieten 


Special field 

Dozenten der Modultyp: 

Mikrosystemtechnik Module Type 

Vorlesung 

Sprache: 

Language 

keine 


5 oder 6 

i.d.R. 2 V 

90 h/Semester 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

Turnus: 

Regular cycle 

frei wählbar 



i.d.R. 3 


In den Spezialvorlesungen erlangen die Studierenden vertiefte Kenntnisse in spezifischen 

Themengebieten aus den Forschungs- und Schwerpunktbereichen des Instituts für 

Mikrosystemtechnik. 


Spezielle Veranstaltungen aus den folgenden Schwerpunktbereichen sind wählbar: 

� Circuits and Systems 

� Design and Simulation 

� Life Science: Biomedical Engineering 

� Life Science: Lab-on-a-chip 

� Materials 

� MEMS Processing 

� Sensors and Actuators 

� Personal Profile 


Die Prüfungsleistung besteht aus einer mündlichen Prüfung oder einer schriftlichen Klausur. 


Detailierte Informationen zu den Concentrations-Vorlesungen entnehmen Sie bitte dem 

Modulhandbuch der Concentrations-Module unter 

http://www.tf.uni-freiburg.de/studium/modulhandbuecher 

�Concentrations in den Masterstudiengängen Mikrosystemtechnik und Microsystems 

Engineering

66 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Berufsfeldorientierte Kompetenzen (BOK) 

Berufsfeldorientierte Kompetenzen (BOK)

67 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Integrative Berufsfeldorientierte 

Kompetenzen 

Integrative Berufsfeldorientierte Kompetenzen 


ESE-Projekt 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 


Workload 

Embedded 

Systems 

ESE-Dozenten 

Projekt 



Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

BOK integrativ 

Pflichtmodul 

deutsch 

empfohlen: Gute Kenntnisse im Programmieren, im Bereich 

Softwaretechnik sowie Hardware eingebetteter Systeme. 

Vertrautheit mit der Nutzung von SW Entwicklungs-umgebungen, 

Programmbibliotheken und Dokumentations-systemen. Vertiefte 

Kenntnisse im jeweiligen Sachgebiet des Projektes. 

5 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

150 h/ Semester (Eigenarbeit 149 h, Kompetenznachweis 1 h) 

Die Mitglieder des Teams sind in der Lage ein Problem aus dem Bereich eingebetteter 

Systeme selbständig nach wissenschaftlichen Methoden zu lösen und die Ergebnisse 

sachgerecht darzustellen. Insbesondere weisen die Mitglieder des Teams ihre Fähigkeit zur 

Zusammenarbeit und erfolgreichen Organisation, Durchführung und Präsentation eines 

gemeinsamen Projekts nach. Sie sind in der Lage sind, die für das Projekt relevante 

wissenschaftliche Literatur zu recherchieren, aufzuarbeiten und zu nutzen. 


Eine aus dem Bereich eingebetteter Systeme kommende wissenschaftliche Fragestellung 

ist im Teamprojekt zu lösen. Vorzugsweise werden solche Fragen bearbeitet, die einen 

unmittelbaren Bezug zu (von in der Regel über Drittmittel finanzierten) definierten 

Forschungsprojekten haben. Welche Forschungsprojekte die Dozenten aktuell durchführen, 

kann dem Personalhandbuch entnommen werden. Im Teamprojekt bearbeiten Studierende 

selbständig und in Eigenverantwortung eine von ihnen entwickelte theoretische oder 

praktische Forschungsfrage und präsentieren ihre Ergebnisse mündlich und schriftlich. Zu 

einem Team gehören in der Regel mindestens zwei und maximal fünf Studierende. Das 

Team wählt unter den Dozenten der Fakultät eine Betreuerin oder einen Betreuer für sein 

Teamprojekt und legt in Abstimmung mit ihr oder ihm die Forschungsfrage fest. Betreut wird 

das Projekt von einem Dozenten und Mitarbeitern dieses Gebietes. 


Mündlicher Vortrag und schriftliche Ausarbeitung. Der als Prüfungsleistung zu bewertende 

Beitrag der einzelnen Teammitglieder zum Projekt muss aufgrund eines individuellen 

mündlichen Beitrags bei der Präsentation des Projekts sowie bei der schriftlichen 

5

68 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – ESE-Projekt 

Ausarbeitung aufgrund der Angabe von Abschnitten, Seitenzahlen oder anderen objektiven 

Kriterien, die eine eindeutige Abgrenzung ermöglichen, deutlich unterscheidbar und 

bewertbar sein. 


Sachgebietsabhängig, in der Regel Originalliteratur.


System Design Project 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 

69 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – System Design Project 

Embedded 

Systems 

Prof. L. Reindl 

Prof. W. Burgard, 

Prof. M. Riedmiller 

Projekt 

keine 



Special field 

Modultyp: 


Module Type Pflichtmodul 

Sprache: 

Language 

deutsch 

1 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

4 

2 P 

Turnus: 

Regular cycle 

jedes zweite Semester 

120 h/Semester (Projekt 30 h, Eigenarbeit 88 h, 


Kennen lernen der Grundzüge des Systementwurfs an einem Gruppenprojekt. 


In diesem Praktikum lernen die Studenten an einem makroskopischen System die 

wesentlichen Grundzüge eines Systementwurfs, darauf aufbauender Realisierung und 

anschließender Optimierung kennen. Hierzu müssen sie alle wesentlichen Komponenten 

einsetzen, die sich auch in einem Mikrosystem finden: Sensoren, Aktoren, Mechanik, 

Informationsverarbeitung, und Regelung. Die angestrebte Funktion kann aber nur mit einem 

interdisziplinären Ineinandergreifen der einzelnen Teile erreicht werden. 

Die Studenten sollen in Gruppen von je 4 Personen im Laufe des Semesters: 

� ein Projekt planen und durchführen 

� ein Fahrzeug entwerfen und aufbauen 

� eine autonome Regelung planen und implementieren 

� die Regelung und eventuell das Fahrzeug optimieren 

� in einem Team zusammenarbeiten 

Als Basis steht jeder Gruppe ein LEGO-Mindstorm Kasten zur Verfügung. 

Den Abschluss bildet ein Wettbewerb, in dem alle Gruppen gegeneinander antreten. 


Teilnahme am Abschluss-Wettbewerb und Anfertigen eines Projektberichtes.


Webseiten: 

http://bricxcc.sourceforge.net/nbc/ 

http://www.mindstormsforum.de/ 

http://bricxcc.sourceforge.net/nqc/ 

http://bricxcc.sourceforge.net/ 

http://www.debacher.de/wiki/NXC 

70 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – System Design Project


Abschlusskolloquium 

Fachbereich: 

Department 








Term 

SWS: 



Workload 

71 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Abschlusskolloquium 

Embedded Systems Spezialbereich: 

Special field 

ESE-Dozenten 

Modultyp: 

Module Type 

Kolloquium 

Sprache: 

Language 


Pflichtmodul 


laut Prüfungsordnung: Einreichung der Bachelor-Arbeit 

6 

k. A. 


ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

Turnus: 

Regular cycle 

90 h/Semester (Eigenarbeit 89 h, Kompezenznachweis 1 h) 

Verständliches und nachvollziehbares Präsentieren von eigenen wissenschaftlichen 

Ergebnissen lernen. 


Präsentation und Diskussion wissenschaftlicher Ergebnisse in einem breiteren Umfeld. 


Die Studienleistung besteht aus einer mündlichen Präsentation. 


Beamer- oder Tafelvortrag 

3

72 

Modulhandbuch B.Sc. ESE – Additive Berufsfeldorientierte Kompetenzen 

Additive Berufsfeldorientierte Kompetenzen 


BOK-Kurs I 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 

additive BOK 

jeweiliger 

Studiendekan 

Seminar 

keine 

1 bis 6 


wöchentlich oder 

Blockveranstaltung 



Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

Turnus: 

Regular cycle 

nach Wahl 


kursabhängig 

4 


Studierende sollen durch den Besuch von außerfachlichen Kursen sogenannte „Soft-Skills“ 

erwerben. 


Es gibt Kurse in folgenden Kompetenzgebieten: 

� Fremdsprachenkompetenz 

� Medienkompetenz 

� Kommunikationskompetenz 

� EDV-Kompetenz 

� Managementkompetenz 


Abhängig von den belegten Kursen 


siehe auf der Homepage des zentrums für Schlüsselqualifikationen: 

http://www.zfs.uni-freiburg.de/bok-veranstaltungen 

Achtung: Studierende der Mikrosystemtechnik sollen keine Medienkurse belegen.


BOK-Kurs II 

Fachbereich: 

Department 






Preconditions 


Term 

SWS: 



Workload 

73 

additive BOK 

jeweiliger 

Studiendekan 

Seminar 

keine 

1 bis 6 


wöchentlich oder 

Blockveranstaltung 


Modulhandbuch B.Sc. ESE – BOK-Kurs II 


Special field 

Modultyp: 

Module Type 

Sprache: 

Language 

ECTS-Punkte: 

ECTS-points 

Turnus: 

Regular cycle 

nach Wahl 


kursabhängig 

4 


Studierende sollen durch den Besuch von außerfachlichen Kursen sogenannte „Soft-Skills“ 

erwerben. 


Es gibt Kurse in folgenden Kompetenzgebieten: 

� Fremdsprachenkompetenz 

� Medienkompetenz 

� Kommunikationskompetenz 

� EDV-Kompetenz 

� Managementkompetenz 


Abhängig von den belegten Kursen 


siehe auf der Homepage des zentrums für Schlüsselqualifikationen: 

http://www.zfs.uni-freiburg.de/bok-veranstaltungen 

Achtung: Studierende der Mikrosystemtechnik sollen keine Medienkurse belegen.

Modulhandbuch - Technische Fakultät - Albert-Ludwigs-Universität ...

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